文档介绍：光刻技术(photo lithography)
集成电路制造中利用光学-化学反应原理和化学、物理刻蚀方法,将电路图形传递到单晶表面或介质层上,形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。随着半导体技术的发展,光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2~3个数量级(从毫米级到钠米级),已从常规光学技术发展到应用电子束、 X射线、微离子束、激光等新技术;使用波长已从4000埃扩展到 。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。
常规光刻技术是采用波长为2000~4500埃的紫外光作为图像信息载体,以光致抗蚀剂为中间(图像记录)媒介实现图形的变换、转移和处理,最终把图像信息传递到晶片(主要指硅片)或介质层上的一种工艺(图1)。在广义上,它包括光复印和刻蚀工艺两个主要方面。
Chap8 光刻工艺
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35%的成本来自于光刻工艺
光刻的要求
图形转移技术组成:
掩膜版/电路设计
掩膜版制作
光刻
光源
曝光系统
光刻胶
分辨率(高)
曝光视场(大)
图形对准精度(高)——1/3最小特征尺寸
产率(throughput)(大)
缺陷密度(低)
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空间图像
潜在图像
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①光复印工艺:经曝光系统将预制在掩模版上的器件或电路图形按所要求的位置,精确传递到预涂在晶片表面或介质层上的光致抗蚀剂薄层上。
②刻蚀工艺:利用化学或物理方法,将抗蚀剂薄层未掩蔽的晶片表面或介质层除去,从而在晶片表面或介质层上获得与抗蚀剂薄层图形完全一致的图形。集成电路各功能层是立体重叠的,因而光刻工艺总是多次反复进行。例如,大规模集成电路要经过约10次光刻才能完成各层图形的全部传递(见刻蚀工艺)。
在狭义上,光刻工艺仅指光复印工艺,即图1中从④到⑤或从③到⑤的工艺过程。
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一、光刻的定义:光刻是一种图形复印和化学腐蚀相结合的精密表面加工技术。 它是集成电路制造中最关键的一道工序。随着集成电路的集成度越来越高,特征尺寸越来越小,晶圆片面积越来越大,给光刻技术带来了很高的难度。尤其是特征尺寸越来越小,对光刻的要求更加精细。通常人们用特征尺寸来评价集成电路生产线的技术水平。
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二、光刻的目的:光刻的目的就是在二氧化硅或金属薄膜上面刻蚀出与掩膜版完全对应的几何图形,从而实现选择性扩散和金属薄膜布线的目的。
三、在ULSI中对光刻的基本要求:
1、高分辨率:分辨率的表示方法:第一种是以每毫米最多能够容纳的线条数来表示。即线宽。条数/mm;第二种是以剥蚀后的二氧化硅尺寸减去光刻掩膜版的图形尺寸除以2表示。
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2、高灵敏度:为了提高产量要求曝光所需要的时间越短越好,也就是要求灵敏度高。也称感光度,以光刻胶发生化学反应所需要的最小曝光量的倒数来表示。
3、精密的套刻对准
4、大尺寸硅片的加工
5、低缺陷
四、光刻三要素:
光刻胶、掩膜版和光刻机
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光刻工艺流程
以负胶为例来说明这八个步骤,一般可分为:
打底膜->涂胶->前烘->曝光->显影->
后烘(坚膜)->腐蚀(刻蚀)->去胶。
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前烘
对准及曝光
坚膜
曝光后烘
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