《光刻工艺A》PPT课件

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1、第七章光刻工艺前面工艺的遗留问题a.如何在一片硅片上定义、区分和制造出不同类型、不同结构和尺寸的元件?b.如何把这些数以亿计的元件集成在一起获得我们所要求的电路功能?c.如何在同一硅片上制造出具有不同功能的集成电路。1、氧化、扩散、离子注入、外延、CVD等一系列工艺都是对整个硅园片进行处理，不涉及任何图形。3、图形转移技术：光刻与刻蚀2、在同一集成电路制造流程中,经历了一系列加工工艺后：光刻工艺■�概述■�掩膜版■�光刻机■光刻胶■�典型的光刻工艺流程参考资料：《微电子制造科学原理与工程技术》第7、8章（电子讲稿中出现的图号是该书中的图号）一、概

2、述是指通过曝光和选择性化学腐蚀等工序将掩膜版上的集成电路图形印制到硅片上的精密表面加工技术。像纸上的感光材料光刻胶胶卷（底片）掩膜版曝光系统（印像机）光刻机暗室（小红灯）光刻间（黄灯）显影液定影液光源光阑快门掩膜光刻胶硅片一个简单的光刻曝光系统示意图（光刻、工序及说明）1、光刻：(1)利用旋转涂敷法在硅片表面上制备一层光刻胶;(2)将一束光通过掩膜版对光刻胶进行选择性曝光;(3)对光刻胶显影从而将掩膜版上的图形转移到硅片上。2、工序：(1)三要素：光刻胶、掩膜版和曝光系统（光刻机）。(2)目的：就是在二氧化硅、氮化硅、多晶硅和金属等薄膜表面的光刻

3、胶上形成与掩膜版完全对应的几何图形。这样光刻胶就可以用作刻蚀下面薄膜时的掩蔽膜或用作离子掺杂注入的掩蔽膜。3、说明：二、掩膜版(2)掩膜版的作用：a.是IC设计与IC制造之间的接口与桥梁。b.决定了组成集成电路芯片每一层的横向结构与尺寸。c.掩膜版的数量决定了工艺流程中所需的最少光刻次数。(3)掩膜版的版图。所谓版图就是根据电路器件的几何形状与尺寸，依据集成电路工艺的设计规则，利用计算机辅助设计（CAD）软件所设计出的掩膜图案。1、基本概念（概念、版图设计、制版程序、基本结构）(1)掩膜版：包含着预制造集成电路特定层图形信息的模板.■对于每一层版

4、图，版图设计规则规定：允许的最小特征尺寸、最小间隔、该层图形与其它层图形的最小覆盖，与它下面层图形的最小间隔等。2、版图设计规则主要解决两个问题：(1)同一层几何图形之间的关系；(2)不同层之间的相互关系。说明层次索引接触孔（#14）第一层金属（#15）有源区（#3）栅（#10）7.1接触孔尺寸（固定）1.0m×1.0m7.2最小接触孔间距1.2m7.3最小有源区对接触孔覆盖1.2m7.4最小接触孔与栅间距0.8m最大接触孔与栅间距1.5m对于标准器件性能文件等等一组典型的设计规则的例子(1)绘制版图(2)数据转换成图形发生器的专用文

5、件（CIF文件、PG文件等）3、制版程序：a.根据使用的光刻机，掩膜可以与最后完成的芯片上的图形有同样的尺寸或是该尺寸的整数倍，后者在曝光时掩膜上的图形被缩小。通常缩小倍数为4和5。说明将电路设计数据转化为物理图形的装置(3)驱动和控制图形发生器，以一定的间距和布局，将掩膜图形印制于掩膜材料上，进而制备出批量生产用的掩膜版。b.制版工艺：光学制版主要用于3µm以上图形的制造。可分光学制版和电子束制版。b.要求：与玻璃粘附力强，针孔小，易加工成图形，机械强度与化学稳定性好,分辨率高。(1)掩膜材料：主要是铬、氧化铬或氧化铁等金属或金属氧化物薄膜。a

6、.作用：有选择的遮挡照射到硅片表面光刻胶膜上的光。厚度几十～几百纳米。(2)基版材料：玻璃、石英。要求：在曝光波长下的透光度高，热膨胀系数与掩膜材料匹配、表面平坦且精细抛光。4、掩模版的基本结构a.图形尺寸准确，符合设计要求；b.整套掩膜版中的各块版应能依次套准，套准误差应尽可能小；c.图形黑白区域之间的反差要高；d.图形边缘要光滑陡直，过渡区小；e.图形及整个版面上无针孔、小岛、划痕等缺陷；f.坚固耐用，不易变形。(3)对掩膜版的质量要求掩膜版上形成图形后，图形可通过与数据库对比检查进行确认。任何不希望有的铬可用激光烧化剥离。铬层的针孔可用额外

7、的淀积来修理。三、光刻机2、光刻机的三个主要性能指标:(1)分辨率：是可以曝光出来的最小特征尺寸。通常指能分辩的并能保持一定尺寸容差的最小特征尺寸。极限分辨率为λ/2。(2)对准和套刻精度:是描述光刻机加工图形重复性能的一个指标，是层间套刻精度的度量，主要取决于掩模版和硅片的支撑平台图形对准和移动控制精度性能。套刻精度约为分辨率的1/3。(3)产率:指每小时可加工的硅片数，是判断光刻系统性能的一个重要的指标，直接决定了集成电路芯片的制造成本。1、光刻技术的主体：光刻机（曝光机+对准机）它是将掩膜版上的图形与前次工序中已刻在硅片上的图形对准后，再对

8、硅片表面的光刻胶进行曝光实现图形复制的设备。曝光系统XXXXXXXXX衬底XXXXXX掩膜XX—XX光刻胶XXXXXXXXX显影机X—X