集成电路制造技术原理与工艺王蔚习题解答第4单元

《集成电路制造技术原理与工艺王蔚习题解答第4单元》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、复习题1.ULSI中对光刻技术的基本要求？答：一般来说，在ULSI中对光刻技术的基本要求包括五方面：①高分辨率。随着集成电路集成度的不断提高，加工的线条越来越精细，要求光刻的图形具有高分辨率。在集成电路工艺中，通常把线宽作为光刻水平的标志，一般也可以用加工图形线宽的能力来代表集成电路的工艺水平。②高灵敏度的光刻胶。光刻胶的灵敏度通常是指光刻胶的感光速度。在集成电路工艺中为了提高产品的产量，希望曝光时间愈短愈好。为了减小曝光所需的时间，需要使用高灵敏度的光刻胶。光刻胶的灵敏度与光刻胶的成份以及光刻工艺条件都有关系，而且伴随着灵敏度的

2、提高往往会使光刻胶的其它属性变差。因此，在确保光刻胶各项属性均为优异的前提下，提高光刻胶的灵敏度已经成为了重要的研究课题。③低缺陷。在集成电路芯片的加工过程中，如果在器件上产生一个缺陷，即使缺陷的尺寸小于图形的线宽，也可能会使整个芯片失效。通常芯片的制作过程需要经过几十步甚至上百步的工序，在整个工艺流程中一般需要经过10~20次左右的光刻，而每次光刻工艺中都有可能引入缺陷。在光刻中引入缺陷所造成的影响比其他工艺更为严重。由于缺陷直接关系到成品率，所以对缺陷的产生原因和对缺陷的控制就成为重要的研究课题。④精密的套刻对准。集成电路芯片

3、的制造需要经过多次光刻，在各次曝光图形之间要相互套准。ULSI中的图形线宽在1μm以下，因此对套刻的要求也就非常高。一般器件结构允许的套刻精度为线宽的±10%左右。这种要求单纯依靠高精度机械加工和人工手动操作已很难实现，通常要采用自动套刻对准技术。⑤对大尺寸硅片的加工。集成电路芯片的面积很小，即便对于ULSI的芯片尺寸也只有1~2cm2左右。为了提高经济效益和硅片利用率，一般采用大尺寸的硅片，也就是在一个硅片上一次同时制作很多完全相同的芯片。采用大尺寸的硅片带来了一系列的技术问题。对于光刻而言，在大尺寸硅片上满足前述的要求难度更大

4、。而且环境温度的变化也会引起硅片的形变（膨胀或收缩），这对于光刻也是一个难题。2.什么是光刻，光刻系统的主要指标有那些？答：光刻(photolithography)就是将掩模版（光刻版）上的几何图形转移到覆盖在半导体衬底表面的对光辐照敏感薄膜材料（光刻胶）上去的工艺过程。光刻系统的主要指标包括分辨率R（resolution）、焦深（depthoffocus，DOF）、对比度（CON）、特征线宽（criticaldimension，CD）控制、对准和套刻精度（alignmentandoverlay）、产率（throughout）以及

5、价格。3.试简述硅集成电路平面制造工艺流程中常规光刻工序正确的工艺步骤。答：一般的光刻工艺要经历底膜处理、涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀、去胶、检验工序。（1）底膜处理是光刻工艺的第一步，其主要目的是对硅衬底表面进行处理，以增强衬底与光刻胶之间的黏附性。底膜处理包括以下过程：清洗、烘干和增粘处理。（2）涂胶工艺一般包括三个步骤：①将光刻胶溶液喷洒到硅片表面上；②加速旋转托盘(硅片)，直至达到需要的旋转速度；③达到所需的旋转速度后，保持一定时间的旋转。（3）前烘就是在一定的温度下，使光刻胶膜里面的溶剂缓慢地、充分地逸出来，使光刻

6、胶膜干燥，其目的是增加光刻胶与衬底间的粘附性，增强胶膜的光吸收和抗腐蚀能力，以及缓和涂胶过程中胶膜内产生的应力等。（4）曝光是使光刻掩模版与涂上光刻胶的衬底对准，用光源经过光刻掩模版照射衬底，使接受到光照的光刻胶的光学特性发生变化。曝光中要特别注意曝光光源的选择和对准。（5）曝光后在光刻胶层中形成的潜在图形，经过显影便显现出来，形成三维光刻胶图形，这一步骤称为显影。（6）坚膜也是一个热处理步骤，就是在一定的温度下，对显影后的衬底进行烘焙。坚膜的主要作用是除去光刻胶中剩余的溶剂，增强光刻胶对硅片表面的附着力，同时提高光刻胶在刻蚀和离

7、子注入过程中的抗蚀性和保护能力。（7）在显影和烘焙之后就要完成光刻掩膜工艺的第一次质检，通常叫显影检验。检验的目的是区分那些有很低可能性通过最终掩膜检验的衬底；提供工艺性能和工艺控制数据；以及分拣出需要重做的衬底。（8）刻蚀就是将涂胶前所淀积的薄膜中没有被光刻胶（经过曝光和显影后的）覆盖和保护的那部分去除掉，达到将光刻胶上的图形转移到其下层材料上的目的。（9）光刻胶除了在光刻过程中用作从光刻掩模版到衬底的图形转移媒介，还用做刻蚀时不需刻蚀区域的保护膜。当刻蚀完成后，光刻胶已经不再有用，需要将其彻底去除，完成这一过程的工序就是去胶。

8、此外，刻蚀过程中残留的各种试剂也要清除掉（10）基本的光刻工艺过程中，最终步骤是检验。衬底在入射白光或紫外光下首先接受表面目检，以检查污点和大的微粒污染。之后是显微镜检验或自动检验来检验缺陷和图案变形。对于特定的光刻版级别的关键尺寸的测量也是最终检