x射线光刻技术应用现状与前景

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第27卷第l2期核技术Vo1．27，No．122004年l2月NUCLEARTECHNIQUESDecember2OO4X射线光刻技术应用现状与前景谢常青陈大鹏刘明叶甜春(中国科学院微电子研究所微细加工与纳米技术研究室北京100029)伊福廷(中国科学院高能物理研究所同步辐射实验室北京100049)摘要鉴于接近式x射线光刻技术具有高分辨率、大焦深、大曝光像场、高产量、大工艺宽容度、易于扩展到50nnl及50nnl以下规则等诸多优点，它非常适合应用于100nnl及100nnl以下集成电路的生产。本文首先简要介绍了国

2、际上x射线光刻技术(PXL)现状，再分别介绍x射线光刻技术在纳米电子学研究、单片微波集成电路(MMIC)生产、硅基超大规模集成电路生产中的应用现状与前景，并对国内的x射线光刻技术的近期研究进展进行了简要介绍。关键词接近式x射线光刻，纳米电子学，单片微波集成电路，硅基超大规模集成电路中图分类号TN305．7光刻技术的研究与开发在每一代集成电路技术模可以自复制、光刻工艺宽容度大、工艺简单、与的更新中一直都扮演着技术先导的角色。40多年来Ic工艺兼容、光刻分辨力技术延伸性大、成本低、光学光刻技术一直是硅集成电路生产的主流光刻技技术成熟等诸多优点。术，光学曝光波长的不

3、断缩小和各种分辨率增强技x射线光刻技术已经有30多年的研究开发历术的应用不断延续光学光刻的生命力，特别是近年史，经过20世纪90年代的沉寂之后，近几年来国来水浸没式193nii1光学光刻(其数值孔径高达1．44)际上x射线光刻技术的研究重新活跃起来，正在成的迅猛发展更将光学光刻的分辨率延续到50nii1以为国际光刻技术研究的热点。目前国际上从事x射下【lJ。光学光刻的主要竞争对手是下一代光刻技术线光刻研发和应用的大学与公司如表l所示。(Nextgenerationlithography，NGL)，通常认为NGL本文将分别介绍x射线光刻技术在纳米电子学的候选者主

4、要有接近式x射线光刻技术(PXL)、极研究、单片微波集成电路生产、硅基超大规模集成端远紫投影光刻、电子束投影光刻技术、多通道电电路生产中的应用现状与前景，并对我们国内的子束高速直写、离子投影光刻技术等5种。不幸的PXL近期研究进展作简要介绍。是，自1998年以后，后3种光刻技术研究就基本停顿了，极端远紫投影光刻尽管号称是光学光刻的最1X射线光刻在纳米电子学研究中的应用紧密继承者，但是其本身诸多的技术难点使其在当集成电路的发展无法只依靠缩小器件的特征2003年后的发展速度明显变慢。另外，除了NGL尺寸来提高芯片的功能时，必须研究基于量子效应外，还有许多新概念光刻

5、技术不断被人们提出，如的新型纳米电子器件和相应制备技术。纳米电子学纳米压印光刻、原子纳米光刻技术、量子纠缠态光是研究0．1一l00nii1尺度的纳米结构(量子点)内单刻技术、阵列光刻、基于波带片的x射线投影光刻、个量子或量子波的运动规律或对其进行探测、识别、193nii1无掩模光刻、x射线无掩模光刻等，但是这控制以及单个原子、分子人工组装和自组装技术的些新概念光刻技术目前都还处于概念设计阶段。一门科学【2l。科学家们借助最新的科学理论和最先x射线光刻(PXL)采用软x射线波段光源，是进的纳米加工手段，按照全新的概念来构造电子器一种接近式光刻，即平行人射的x光透

6、过l：l式件与系统，不仅可以在纳米尺度发现新现象、新规的x射线掩模直接到达光刻胶表面，它具有分辨率律、新理论，而且还将有可能带来一场新的工业革高、焦深大、曝光像场大、产量高、对曝光基片衬命。底反射无特殊要求、曝光环境灵敏度低、x射线掩第一作者：谢常青，男，1971年生，1993年毕业于中国科学技术大学，高级工程师，主要从事深亚微米、纳米同步辐射x射线光刻技术研究收稿日期：2004-07-04，修回日期：2004-11-o2维普资讯http://www.cqvip.com第l2期谢常青等：X射线光刻技术应用现状与前景表1当前国际上从事X射线光刻研发和应用的大学与

7、公司一览表Tabel1ScheduleofmainuniversitiesandcompanieswhichareengagedinPXLR&Dcurrently国内外已经有许多大学和研究机构从“自上而下”(Topdown)和“自下而上”(Bottomup)两个方向开展纳米电子学及其器件和集成技术的研究工作。“自下向上”方法指的是以原子、分子为基本单元，根据人们的意愿进行设计和组装，从而构筑成具有特定功能的产品，其手段包括外延技术(如金属有机化学汽相淀积技术、分子束外延技术、原子层外延、化学柬外延等)、扫描探针显微镜纳米加工、纳米材料制备方法(如自组装生长、分

8、子合成等)；“自上向下”方法指的是借助