半导体光刻工艺技术基础

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1、半导体光刻工艺技术基础芯硕半导体(中国)有限公司做世界一流产品创世界一流品牌Contents半导体技术光刻技术在IC制造中的作用光刻的工艺流程光刻胶光刻机光源技术改进和新技术一、半导体技术半导体定义半导体发展历史半导体定义常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料，叫做半导体（semiconductor）．半导体五大特性∶电阻率特性，导电特性，光电特性，负的电阻率温度特性，整流特性。半导体的应用，按照其制造技术可以分为：集成电路（IC）器件，分立器件、光电半导体、逻辑IC、模

2、拟IC、储存器等大类半导体发展历史1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的上升而降低（负电阻率温度特性）。这是半导体现象的首次发现。1839年，法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压--光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导电有方向性，这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。1911年

3、考尼白格和维斯首次定义半导体这个名词。1947年12月由贝尔实验室完成四特性的总结并最终应用。二、光刻技术在IC制造中的作用何谓集成电路ICIC芯片剖面图单层制造流程简述光刻设备在IC制造中的作用何谓IC---集成电路IC:用硅的体电阻做电阻，用P-N结形成电容；所有有源和无源器件器件都集合到一个半导体材料上。1958年9月，TI公司的JackS.Kilby第一次将所有元器件（12个元件）都集合到一个的半导体材料上,产生第一块集成电路。2000年度荣获诺贝尔物理学奖。现在，超大规模集成电路，一个芯片可以容纳百万个元件

4、。IC芯片剖面图（多层）N-WellP-WellP+P+N+N+IMD1IMD2M2M1V1MTPAOXPASIONVIAALPadLocal(‘’Nano’’realm)IntermediateGlobalLithoKeylayers:STI、POLY、C.H.、M1图:一个CMOS器件的剖面示意图。光刻设备在IC制造中的作用----IC电路单层制造流程简介在wafer（晶圆）预检侧完毕被送到FAB的工艺线上后，先后在wafer表面生长出一层致密的SiO2膜和另外一层Si3N4膜，分别称为PADOxide和Nitr

5、ide。NitridePADOxideSTI:shallowtrenchisolate浅沟槽隔离工艺光刻设备在IC制造中的作用----IC电路单层制造流程简介NitridePRPADOxide然后在两层膜的表面甩上光阻、曝光、显影，进而在wafer表面形成光阻的电路图形。光刻设备在IC制造中的作用----IC电路单层制造流程简介NitridePRPADOxide随后进入光阻图形转换至晶圆表面阶段：通过各种刻蚀工艺转换图形至晶圆表面。最后，将作为遮挡层的光阻（PR）剥离。到此第一层工艺完成。黃光薄膜刻蚀植入光阻去除流程

6、说明图释薄膜(Thin_film)1.化学气相沉积(CVD)2.金屬溅镀(PVD)3.扩散(Diffusion)黃光(PHOTO)1.光罩(MASK)2.光阻(Coater)3.曝光(Exposure)4.显影(Development)刻蚀(ETCH)1.湿蚀刻(Wet-ETCH)2.干蚀刻(DRY-ETCH)光阻去除(PRremove)将光阻去除后就是我們所需的图形(PATTERN)FILMWaferWaferFILMWafer光阻FILMWafer光阻FILMWafer光罩光刻设备在IC制造中的作用----IC电

7、路单层制造流程简介25~45次litho65nm,>45层光刻决定CD光刻设备在IC制造中的作用由POLY工艺：集成电路的最小线宽决定于光刻设备的分辨率。它定义了半导体器件尺寸。光刻设备是IC制造中的核心设备。。。。Diffusiondepositionimplantetchingplatinglithography三、光刻的工艺流程光刻工艺光刻关键参数光刻工艺StandardLithoProcessWaferFlow(1)光刻工艺流程StandardLithoProcessWaferFlow(2)PRDevelop

8、ing52sPuddle,45sRinseHardBake110ºC60SCooling23ºCSiBaseIMDFilmSiBaseIMDFilmSiBaseIMDFilmEtchingSiBaseIMD+++++++e-e-e-e-e-IonPlasmaSiBaseIMDFilmSiBaseIMDFilmCDMeasurementCDCuC