集成电路工艺原理

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1、集成电路工艺原理仇志军zjqiu@fudan.edu.cnftp://10.12.241.99(username&password:vlsi)邯郸路校区物理楼435室助教：沈臻魁072052045@fudan.edu.cn杨荣072052028@fudan.edu.cn邯郸路校区计算中心B2041净化的三个层次：环境、硅片清洗、吸杂上节课主要内容净化级别高效净化净化的必要性器件：少子寿命，VT改变，IonIoff，栅击穿电压，可靠性电路：产率，电路性能Thebottomlineischipyi

2、eld.“Bad”diemanufacturedalongside“good”die.Increasingyieldleadstobetterprofitabilityinmanufacturingchips.杂质种类：颗粒、有机物、金属、天然氧化层强氧化天然氧化层HF:DIH2O本征吸杂和非本征吸杂2第一讲前言第二讲实验室净化及硅片清洗第三讲光刻原理1第四讲光刻原理2第五讲热氧化原理1第六讲热氧化原理2第七讲扩散原理1第八讲扩散原理2第九讲离子注入原理1第十讲离子注入原理2第十一讲薄膜淀积原理1第十二讲薄

3、膜淀积原理2第十三讲薄膜淀积原理3第十四讲刻蚀原理第十五讲接触和互连第十六讲工艺集成第十七讲前瞻性工艺研究3光刻的作用和目的图形的产生和布局435％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）5空间图像潜在图像6掩膜版制作CAD设计、模拟、验证后由图形发生器产生数字图形数字图形×4或×5投影光刻版（reticle）投影式光刻×1掩膜版（mask

4、）制作接触式、接近式光刻7电子束直写熔融石英玻璃片80nmCr10～15nmARC（anti-reflectioncoating）光刻胶高透明度（散射小）热膨胀小×4或×5投影光刻版在制版时容易检查缺陷版上缺陷可以修补蒙膜(pellicle)保护防止颗粒玷污8掩模版制作过程12.Finished9三种硅片曝光模式及系统接触式接近式投影式（步进）4或5倍缩小曝光系统1:1曝光系统10接触式光刻机原理图11接近式光刻机原理图CD:2~5um12扫描投影式光刻机原理图1:1曝光系统CD>1um13步进投影式光刻机

5、原理图投影掩模版称为“reticle”——与mask之间有一定放大比例10:15:11:1步进扫描光刻机14DSW－directsteponwafer15接触式和接近式——近场衍射（Fresnel）像平面靠近孔径，二者之间无镜头系统曝光系统16接触和接近式利用Fresnel衍射理论计算的间隔范围：最小分辨尺寸g＝10mm，＝365nm（i线）时，Wmin2mm17投影式——远场衍射（Fraunhofer）像平面远离孔径，在孔径和像之间设置镜头爱里斑18投影式基本参数：分辨率(resolution)焦深(

6、depthoffocus)视场(fieldofview)调制传递函数(MTF—modulationtransferfunction)套刻精度(alignmentaccuracy)产率(throughput)……光学系统决定机械设计19瑞利给出恰可分辨两个物点的判据：点物S1的爱里斑中心恰好与另一个点物S2的爱里斑边缘（第一衍射极小）相重合时，恰可分辨两物点。S1S2S1S2S1S2可分辨不可分辨恰可分辨100%73.6%分辨率20两个爱里斑之间的分辨率（瑞利判据）：数值孔径：收集衍射光的能力。n为折射率分辨

7、率k1=0.6-0.8提高分辨率：NA，，k1f21光源NGL:X射线(5Å)，电子束(0.62Å)，离子束(0.12Å)光源波长(nm)术语技术节点汞灯436g线>0.5mm汞灯365i线0.5/0.35mmKrF(激光)248DUV0.25/0.13mmArF(激光)193193DUV90/65…32nmF2(激光)157VUVCaF2lenses激光激发Xe等离子体13.5EUVReflectivemirrors1、Usinglightsourcewithshorterl22248nm157

8、nm13.5nm193nm232、Reducingresolutionfactork1PhaseShiftMaskPatterndependentk1canbereducedbyupto40%NormalMask242、Reducingresolutionfactork1Maskdesignandresistprocessl[nm]k14360.83650.62480.3-0.41930.3-0.4Resistc