08微电子工艺基础光刻工艺

08微电子工艺基础光刻工艺
一、概述
1、光刻的定义 2、光刻的目的 3、光刻的目标 4、光刻工艺步骤概述
微电子工业基础
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1、光刻的定义
光刻是图形复印与腐蚀作用相结合，在晶片表面薄 膜上制备图形的精密表面工艺技术。 英 文 术 语 是 Photolithography( 照 相 平 板 ) ， Photomasking（光掩模）等。
（1）尽可能接近特征图形尺寸。 （2）在晶圆表面正确定位图形（称为 Alignment或者Registration），包括套刻准 确。
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4、光刻工艺步骤概述（**）
光刻蚀工艺: 首先是在掩膜版上形成所需的图形； 之后通过光刻工艺把所需要的图形转移到晶圆表 面的每一层。（P130倒数第二段）
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2、光刻胶的参数
（4）粘附性 光刻胶与衬底（二氧化硅、金属等）之间粘附的牢 固程度直接影响到光刻的质量。
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2、光刻胶的参数
（5）针孔密度 单位面积上针孔数目称为针孔密度。光刻胶膜上的 针孔在刻蚀过程中会传递到衬底上，危害极大。 光刻胶层越薄，针孔越多，但太厚了又降低光刻胶的 分辨率。
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2、光刻胶的参数
（6）留膜率 留膜率是指曝光显影后的非溶性胶膜厚度与曝光前 的胶膜厚度之比。 刻蚀时起掩蔽作用的是显影后非溶性的胶膜，所以希 望光刻胶的留膜率越高越好。
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3、正、负胶的比较
（1）正、负胶和掩膜版极性的结合（参见教材P131和P132）
负胶：胶的曝光区在显影中保留，用的较多。具体说来负胶 在曝光前对某些有机溶剂（丙酮、丁酮、环己酮）是可溶的， 而曝光后发生光聚合反应变成不可溶的。
使用这种光刻胶时，能够得到与掩膜版遮光图案相反的图形， 故称之为负胶。
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1、光刻胶的组成、分类
（2）光刻胶的组成
光刻胶里面有4种基本成分：（参见教材P135）
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本章目标：
1、熟悉光刻工艺的流程 2、能够区别正胶和负胶 3、了解对准和曝光的光学方法 4、解释湿法刻蚀和干法刻蚀的方法和优缺点
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一、概述 二、光刻胶 三、曝光、显影阶段 四、刻蚀、去胶阶段
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二、光刻胶
1、光刻胶的组成、分类 2、光刻胶的参数 3、正负胶比较 4、电子抗蚀剂 5、X-射线抗蚀剂
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1、光刻胶的组成、分类
光刻时接受图像的介质称为光刻胶，以光刻胶构成的 图形作为掩膜对薄膜进行腐蚀，图形就转移到晶片表 面的薄膜上了，所以也将光刻胶称为抗蚀剂。 （1）光刻胶的分类 ① 根据曝光源和用途 A. 光学光刻胶（主要是紫外线）
（2）分辨率 指用某种光刻胶光刻时所能得到的光刻图形的最小尺寸。 它是表征光刻精度或清晰度能力的标志之一。 分辨率通常以每毫米内能刻蚀出可分辨的最多线条数目 来表示。 通常正胶的分辨率高于负胶。
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2、光刻胶的参数
（3）抗蚀性
在湿法刻蚀中，要求光刻胶能较长时间的经受酸、碱的浸蚀； 在干法刻蚀中，要求光刻胶能较长时间的经受等离子体的作用。
① 聚合物 ② 溶剂 ③ 光敏剂 ④ 添加剂
光刻胶中对光和能量敏感的物质； 其作用是使胶具有一定的粘度，能均匀涂覆； 有时也称为增感剂； 达到特定效果；
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2、光刻胶的参数
（1）感光度 用于表征光刻胶感光性能的。
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2、光刻胶的参数
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1、光刻胶的组成、分类
（3）正胶
当前常用的正胶由以下物质组成的：酚醛树脂、光敏剂 邻 重 氮 醌 和 溶 剂 二 甲 氧 基 乙 醛 等 。 响 应 波 长 330430nm，胶膜厚1-3μm，显影液是氢氧化钠等碱性物 质。曝光的光刻胶光分解后易溶于显影液，未曝光的胶 膜难溶于碱性显影液。
B. 电子抗蚀剂 C. X-射线抗蚀剂
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1、光刻胶的组成、分类
（1）光刻胶的分类 ② 根据胶的极性 A. 正胶 B. 负胶
正胶：胶的曝光区在显影中除去。正胶曝光时发生光分解反 应变成可溶的。
使用这种光刻胶时，能够得到与掩膜版遮光图案相同的图形， 故称之为正胶。
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4、光刻工艺步骤概述（**）
（1）图形转移的两个阶段 ① 图形转移到光刻胶层
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4、光刻工艺步骤概述（**）
（1）图形转移的两个阶段 ② 图形从光刻胶层转移到晶圆层
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4、光刻工艺步骤概述（**） （2）十步法
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3、正胶、负胶的比较（*）
正胶
负胶
①
不易氧化
易氧化而使光刻胶膜变薄
②
成本高
成本低
③ 图形边缘整齐、陡直，无溶胀现象
掩模板的 图形是由 不透光的 区域决定
的
在掩膜板上 的图形是用 相反的方式 微电子编工码业的基础
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3、正、负胶的比较
（2）负胶
负胶大多数由长链高分子有机物组成。 例如：由顺聚异戊二烯、对辐照敏感的交联剂以及溶剂组成的 负胶，响应波长330-430nm，胶膜厚度0.3-1μm，显影液是 有机溶剂如二甲苯等。曝光的顺聚异戊二烯在交联剂作用下交 联，成为体形高分子并固化，不再溶于有机溶剂构成的显影液， 而未曝光的长链高分子溶于显影液，显影时被去掉。
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2、光刻的目的
光刻的目的就是：在介质薄膜（二氧化硅、氮化 硅、多晶硅等）、金属薄膜或金属合金薄膜上面 刻蚀出与掩膜版完全对应的几何图形，从而实现 选择性扩散和金属薄膜布线的目的。
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3、光刻的目标（教材P130最上部分）