第5章 光刻技术
接近式光刻仿真研究
分部开发出４种ＭＥＭＳ全套加工工艺和多种先进的单项工艺，已制备出加速度计样品，并已开始为国内研究ＭＥＭＳ的单位提供加工服到１３１。
上海交通大学微纳加工技术重点实验室可以提供非硅材料的微加工服务，如紫外深度光刻（ＵＶ．ＬＩＧＡ）、高深宽比微电铸和模铸加工，功能材料薄膜制备等【１４】。
另外如东南大学ＭＥＭＳ教育部重点实验室【１嗣，中科院微电子所【佣，中科院微系统所【１７１，合肥同步辐射国家实验型１８】等单位也在ＭＥＭＳ器件制作与仿真等相关领域开展了大量的研究工作。
图１·１为上海交大微纳加工技术重点实验室通过Ｕｖ－ＬｌＧＡ加工的ＳＵ８光刻胶微柱结构。
图１—１高度为２００ｕ１１＂１的ＳＵ８光刻胶电镜照片１．２Ｌ｜ＧＡ技术ＭＥＭＳ的制作主要基于两大技术：ＩＣ技术和微机械加工技术。
ＩＣ技术主要用于制作ＭＥＭＳ中的信号处理和控制系统，与传统的ＩＣ工艺没有太大区别；微机械加工技术是在ｌＣ工艺的基础上发展起来的，主要包括体微机械加工技术、表面微机械加工技术、ＬＩＧＡ（ＬｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅＧａｌｖａｎｆｏｒｍｕｎｇａｎｄＡｂｆｏｒｍｕｇ）技术、准ＬＩＧＡ技术和微机械组装技术等。
其中ＬＩＧＡ技术目前在国际上被公认为是ＭＥＭＳ制作和三维立体微细加工优选方法。
ＬＩＧＡ技术是德文光刻、电铸和注塑的简称，是德国卡尔斯鲁（Ｋａｄｓｒｕｈｅ）原子核研究中心在１９８７开发出来的全新的微机械加工技术【＇研刚口１】阎。
它主要利用Ｘ射线深层曝光、电铸、成型等技术进行多种材料的微机械加工１２３ｌ洲。
其优点主要有［２坷［２８１１２／］：中国科学技术大学博士论文李木军第１章绪论图１—６ＳＡＭＰＬＥ仿真的光刻胶三维轮廓最重要的是，从ＳＡＭＰＬＥ软件的推出开始，研究人员第一次能够利用计算机来真正模拟光刻过程，并以此来指导光刻工艺的处理过程。
该软件目前已经提供网络界面，见图１－７。
用户可以在ＷＥＢ页面上进行工艺参数的输入和设定，然后服务器经过分析计算后在网页上将仿真结果返回给用户。
光学与光电子技术作业指导书
光学与光电子技术作业指导书第1章光学基础知识 (4)1.1 光的波动性与粒子性 (4)1.1.1 波动性 (4)1.1.2 粒子性 (4)1.2 光的传播与反射 (4)1.2.1 光的传播 (4)1.2.2 反射 (4)1.3 光的折射与全反射 (4)1.3.1 折射 (4)1.3.2 全反射 (4)第2章光的干涉与衍射 (5)2.1 干涉现象及其应用 (5)2.1.1 干涉现象的基本原理 (5)2.1.2 干涉现象的应用 (5)2.2 衍射现象及其分类 (5)2.2.1 衍射现象的基本原理 (5)2.2.2 衍射现象的分类 (5)2.3 光学仪器中的干涉与衍射 (6)2.3.1 干涉在光学仪器中的应用 (6)2.3.2 衍射在光学仪器中的应用 (6)第3章光的偏振与双折射 (6)3.1 偏振光及其产生 (6)3.1.1 偏振光的概念 (6)3.1.2 偏振光的产生 (6)3.2 双折射现象及其应用 (6)3.2.1 双折射现象 (7)3.2.2 双折射的应用 (7)3.3 偏振器件与偏振光检测 (7)3.3.1 偏振器件 (7)3.3.2 偏振光检测 (7)第4章光的吸收与发射 (7)4.1 光的吸收过程 (7)4.1.1 吸收系数 (8)4.1.2 贝尔定律 (8)4.1.3 吸收光谱 (8)4.2 光的发射过程 (8)4.2.1 自发发射 (8)4.2.2 受激发射 (8)4.2.3 荧光和磷光 (8)4.3 光谱分析与光谱仪器 (8)4.3.1 光谱仪的原理 (8)4.3.3 光谱分析的应用 (9)4.3.4 光谱仪器的功能指标 (9)第5章激光原理与技术 (9)5.1 激光产生与特性 (9)5.1.1 激光产生原理 (9)5.1.2 激光特性 (9)5.2 激光器及其类型 (9)5.2.1 激光器的分类 (9)5.2.2 常见激光器介绍 (9)5.3 激光在光电子技术中的应用 (10)5.3.1 光通信 (10)5.3.2 光存储 (10)5.3.3 光刻 (10)5.3.4 材料加工 (10)5.3.5 医疗美容 (10)5.3.6 测量与检测 (10)5.3.7 激光显示 (10)第6章光电子器件与电路 (10)6.1 光电子器件原理 (10)6.1.1 光电子器件概述 (10)6.1.2 光源 (11)6.1.3 光探测器 (11)6.1.4 光调制器 (11)6.1.5 光开关 (11)6.2 光电子电路设计 (11)6.2.1 光电子电路概述 (11)6.2.2 光源驱动电路设计 (11)6.2.3 光探测器电路设计 (11)6.2.4 光调制器电路设计 (11)6.2.5 光开关电路设计 (11)6.3 光电子器件在通信与显示领域的应用 (12)6.3.1 光电子器件在光通信中的应用 (12)6.3.2 光电子器件在光纤通信中的应用 (12)6.3.3 光电子器件在显示技术中的应用 (12)6.3.4 光电子器件在光互连和光计算中的应用 (12)第7章光学传感器与检测技术 (12)7.1 光学传感器原理 (12)7.1.1 光敏感元件 (12)7.1.2 信号处理电路 (12)7.2 光学检测方法 (12)7.2.1 光谱检测 (13)7.2.2 干涉检测 (13)7.2.3 全息检测 (13)7.3 光学传感器在环境监测与生物检测中的应用 (13)7.3.1 环境监测 (13)7.3.2 生物检测 (13)第8章光通信技术与系统 (14)8.1 光纤通信原理 (14)8.1.1 光纤结构及分类 (14)8.1.2 光纤传输原理 (14)8.1.3 光源与光检测器 (14)8.2 光通信器件与设备 (14)8.2.1 光发射器件 (14)8.2.2 光接收器件 (14)8.2.3 光放大器与光衰减器 (14)8.2.4 光开关与光调制器 (14)8.3 光通信网络的规划与优化 (14)8.3.1 光通信网络结构 (14)8.3.2 光通信网络设计 (15)8.3.3 光通信网络优化 (15)8.3.4 光通信网络管理 (15)第9章光学成像与显示技术 (15)9.1 成像系统原理 (15)9.1.1 光的传播与成像规律 (15)9.1.2 成像系统的分类与结构 (15)9.1.3 成像系统的主要功能指标 (15)9.2 显示技术及其发展 (15)9.2.1 阴极射线管（CRT）显示技术 (15)9.2.2 液晶显示（LCD）技术 (16)9.2.3 发光二极管（LED）显示技术 (16)9.2.4 有机发光二极管（OLED）显示技术 (16)9.3 光学成像与显示在虚拟现实与增强现实中的应用 (16)9.3.1 虚拟现实中的光学成像与显示技术 (16)9.3.2 增强现实中的光学成像与显示技术 (16)9.3.3 光学成像与显示技术在VR与AR领域的挑战与展望 (16)第10章光电子技术在新能源领域的应用 (16)10.1 光伏发电原理与器件 (17)10.1.1 光伏效应 (17)10.1.2 光伏器件 (17)10.1.3 提高光伏转换效率的方法 (17)10.2 光催化与光化学合成 (17)10.2.1 光催化原理 (17)10.2.2 光催化剂 (17)10.2.3 光化学合成 (17)10.3 光电子技术在节能减排中的应用展望 (17)10.3.1 太阳能光伏发电 (17)10.3.2 光催化技术在环境保护中的应用 (18)10.3.3 光电子技术在新能源汽车中的应用 (18)10.3.4 光电子技术在绿色建筑中的应用 (18)第1章光学基础知识1.1 光的波动性与粒子性1.1.1 波动性光作为一种电磁波，具有波动性。
第五章：光刻
数值孔径
分辨率（R）
分辨率是将硅片上两个相邻的特征尺寸（或关键尺 寸）光刻胶图形区分开的能力。分辨率是光刻中一 个重要的性能指标。
k为工艺因子，范围是0.6～0.8， λ为光源的波长NA 为曝光系统的数值孔径 要提高曝光系统的分辨率即减小特征尺寸，就要降 低紫外光的波长λ
图中分辨率为0.25μm
涂胶/显影系统设备（AIO-700型）
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第五章 光 刻
光刻：
5.1 引 言
将掩膜版上的电路图形精确转移到硅片表面光刻
胶膜上的复制过程。
光刻是集成电路制造的关键工艺
掩膜版（Reticle或Mask）
材质—玻璃/石英，亚微米及以下技术—石英版， 石英版优点：透光性好、热膨胀系数低。
金属铬膜 — 版上不透光的图形
光刻是产生特征尺寸的工序
透 镜 光 学 系 统
数值孔径（NA）
透镜能够把一些衍射光会聚到一点成像，把透镜 收集衍射光的能力称为透镜的数值孔径。（ 通常 UV光通过掩膜版上的特征尺寸小孔会发生衍射 现象）
NA＝（n）Sinθm≈（n）×透镜半径/透镜焦长 n为图像介质的折射率，θm为主光轴与透镜边缘 光线的最大夹角。透镜半径越大数值孔径越大成 像效果越好。但受到镜头成本的限制。分步重复 光刻机和步进扫描光刻机的NA都能做到0.60～ 0.68的水平
（b）对比度好
3. 敏感度好（是指硅片表面光刻胶中产生良好图形 所需要的一定波长光的最小能量值，以mJ/cm2为 单位）
第04章 硅的氧化
A 2D( ) ks hg
激活能。
2. 对于抛物线速率常数B，温度的影响 是通过扩散系数D体现的。具体表现
B 2DHPg N1
在干氧和水汽氧化具有不同的激活能，
这是因为干氧和水汽在硅中的扩散激
活能不一样。
氯对氧化速率的影响
掺氯能增大B/A和B。Si-O键能4.25 eV, Si-Cl键能0.5 eV, Cl2先与S 反应生成氯硅化合物，然后再与氧反应生成SiO2，起催化作用。
该处气体物质的压强成正比：
CO HPS
可求得
F1
hg
(CG
PS kT
)
hg
(CG
CO HkT
)
令h=hg/HkT，C*=HkTCG=HPG，则 F1 h(C* CO )
F2：从氧化物层表面扩散到Si/SiO2界面的氧分子流密度
根据费克Fick第一定律，有
F2
D
CO
CI x
假设：稳态过程，氧化剂 通过SiO2没有损耗
水汽法氧化
气体仪表板
高温炉
尾气 洗涤室 燃烧室
HCl N2 O2 H2
在氧化中硅的消耗
氧化前
x 0.56 x 0.44 x
氧化后
穿过氧化层的氧扩散
供应到 反应表面的氧
O2
O2/SiO2 表面
SiO2/Si 表面
SiO2
Si
Deal－Grove模型－硅的热氧化模型
• Deal－Grove模型（线性－抛物线模型）
栅氧化
栅
源
漏
晶体管位置
p+ 硅衬底
Comments: 通常栅氧化膜厚度从大约30 Å 到 500 Å. 干法氧化是优选的生长方法。
第五章 纳米电子学
2.电子器件、电路、系统设计
纳米结构 量子阱 量子线
物理效应 共振隧穿效应 高迁移率一维电子气
应用 谐振晶体管、电路和系统 超高速逻辑开关、电路和系统
量子点 量子点接触
可集蓄电子原理
极大容量存贮器
库仑阻塞效应、单电子 单电子晶体管、电路和系统(包 振荡和单电子隧穿效应 含单电子开关和单电子存贮器)
扫描探针显微镜（SPM）技术、分子自组装合成技术以及 特种超微细加工技术
3.4.1 三束光刻加工技术
1、光学光刻技术
光学光刻是IC产业半导体加工的主流技术。通过光 学系统以投影方法将掩模上的大规模集成电路器件结 构图形“刻”在涂有光刻胶硅片上的技术。
减小光源的波长是提高光刻分辨率的最有效途径。 光刻蚀使用240nm的深紫外光波，能否突破100nm成 为现有光学光刻技术所面临的最为严峻的挑战。
1、RT>RK; 2、e2/2C>> KBT。
➢ 1、RT>RK的物理意义：当一个隧道结两端施以偏压U
时，电子的隧穿几率Γ＝U/(eR)，那么两次隧穿事件的时间 间隔为1/Γ=eR/U，而由测不准原则所决定的一次隧穿事件的 周期为h/(eU)。因此，必须满足eR/U＞＞h/eU，即R ＞＞h/e2。 这意味着两次隧穿事件不重叠发生，从而保证电子是一个一 个地隧穿。
光刻技术——X射线刻蚀、电子束刻蚀、软X射线刻蚀、
聚焦离子束刻蚀等
微细加工——扫描探针显微镜(SPM)作为工具的超微细
加工技术
第二节 纳米电子器件的分类
2.1纳米器件与纳米电子器件
2、纳米电子器件
➢纳米电子器件满足两个条件——
1、器件的工作原理基于量子效应； 2、都具有相类似的典型的器件结构——隧穿势垒包围“岛” （或势阱）的结构。
清华大学 集成电路制造工艺 王水弟 课件第1章概述-2
（34）1990年6月3日，罗伯特· 诺伊斯去世，享 年62岁。（杰克· 基尔比于2005年5月去 世，享年81岁。 ）
（35）1993年，三星建立第一个8英寸晶圆 厂，同年成为全球最大的存储器厂商。
（36）1995年，NEC开发出全球第一块1Gb DRAM。
41
4Gb DRAM
（1.8V 0.10μm 645mm2 0.1μm2/cell）
第10章MEMS加工技术
第3章 扩散工艺 第5章 离子注入 第7章 光刻工艺
第9章 薄膜淀积工艺
第11章 金属化工艺
6
IC设计/版图和分析 硅圆片加工
基板版图设计 基板加工和测试 IC芯片加工和测试
IC封装设计和分析
IC封装和测试
PCB版图设计 PCB加工和测试
设备
材料
PCB装配
性能不好 PCB测试
32
（16）1965年，摩尔提出“摩尔定律”
（17）1967年，TI发明第一个手持计算器。
33
（18）1968年，诺伊斯和摩尔离开了了仙童公 司，7月18日他们两人宣布整合NM电子， 罗克担任董事会主席，诺伊斯担任总裁， 摩尔担任执行副总裁。一个多月后，他们 决定换一个“有点性感”的公司名称，最 后决定选用Intel（Integrated Electronics “集成电子”的缩写）。同年英特尔推出第 一片1kRAM 。公司成立不久，就招聘了斯 坦的泰德· 霍夫——微处理器的发明人。
11
第1章 概
述
12
本章内容 1.1 微电子技术发展重大事件 1.2 IC制造的基本工艺流程 1.3 硅片的制备
13
1.1微电子技术发展重大事件
从二十世纪初（1906年），美国工 程师德· 福雷斯特(D.Forest)在弗莱明发 明真空电子二极管的基础上发明具有放 大电信号的真空三极管，到二十世纪末 发明纳米管，“信息技术”在100年内 发生了翻天覆地的变化。
第5章 精密、超精密加工技术
• 和表面粗糙度的检验，而且要测量加工设备 的精度和基础零部件的精度。 • 高精度的尺寸和几何形状可采用分辨率为 0.1~0.01µ m，的电子测微计、分辨率为 0.01~0.001µ m的电感测微仪或电容测微仪来 测量。圆度还可以用精度为0.01µ m的圆度仪 来测量。
加工设备必须具有高精度的主轴系统、进给 系统（包括微位移装臵），现在的超精密车 床，其主轴回转精度可达0.02µ m，导轨直线 度可达1000000：0.025，定位精度可达 0.013µ m，进给分辨率可达0.005µ m。其回转 零件应进行精密的动平衡。
• 2）高刚度
• 包括静刚度和动刚度，不仅要注意零件本身
• 精密和超精密磨料加工是利用细粒度的磨粒 和微粉主要对黑色金属、硬脆材料等进行加 工，按具体地加工方法分为精密和超精密磨 削,加工精度可达5~0.5µ m，表面粗糙度 Ra0.05~0.008µ m）；精密和超精密研磨（加 工精度可达10~0.1µ m，表面粗糙度 Ra0.01~0.008µ m）；
合金等刀具进行精密和超精密切削，这些刀
具材料的切削效果不如金刚石，但能加工黑
色金属。对黑色金属等硬脆材料的精密加工
和超精密加工，一般多采用磨削、研磨、抛
光等方法。
• 精密和超精密磨削时，通常采用粒度240#~W7
或更细的白刚玉或铬刚玉磨料和树脂结合剂
制成的紧密组织砂轮，经金刚石精细修整后
• 进行加工。
• 出现了精密电火花加工、精密电解加工、精
密超声波加工、分子束加工、电子束加工、
离子束加工、原子束加工、激光加工、微波
加工、等离子体加工、光刻、电铸及变形加
工等。
• 4.复合加工
• 复合加工是将几种加工方法叠合在一起，发 挥各种加工方法的长处，达到高质量（加工
纳米压印光刻技术
纳米压印光刻技术纳米压印技术是美国普林斯顿大学华裔科学家周郁在20世纪1995年首先提出的。
这项技术具有生产效率高、成本低、工艺过程简单等优点,已被证实是纳米尺寸大面积结构复制最有前途的下一代光刻技术之一。
目前该技术能实现分辨率达5nm以下的水平。
纳米压印技术主要包括热压印、紫外压印以及微接触印刷。
纳米压印技术是加工聚合物结构最常用的方法,它采用高分辨率电子束等方法将结构复杂的纳米结构图案制在印章上,然后用预先图案化的印章使聚合物材料变形而在聚合物上形成结构图案。
1、热压印技术纳米热压印技术是在微纳米尺度获得并行复制结构的一种成本低而速度快的方法。
该技术在高温条件下可以将印章上的结构按需复制到大的表面上,被广泛用于微纳结构加工。
整个热压印过程必须在气压小于1Pa的真空环境下进行,以避免由于空气气泡的存在造成压印图案畸变,热压印印章选用SiC材料制造,这是由于SiC非常坚硬,减小了压印过程中断裂或变形的可能性。
此外SiC化学性质稳定,与大多数化学药品不起反应,因此便于压印结束后用不同的化学药品对印章进行清洗。
在制作印章的过程中,先在SiC表面镀上一层具有高选比(38&1)的铬薄膜,作为后序工艺反应离子刻蚀的刻蚀掩模,随后在铬薄膜上均匀涂覆ZEP抗蚀剂,再用电子束光刻在ZEP抗蚀剂上光刻出纳米图案。
为了打破SiC的化学键,必须在SiC上加高电压。
最后在350V的直流电压下,用反应离子刻蚀在SiC表面得到具有光滑的刻蚀表面和垂直面型的纳米图案。
整个热压印过程可以分为三个步骤：(1)聚合物被加热到它的玻璃化温度以上。
这样可减少在压印过程中聚合物的粘性,增加流动性,在一定压力下,就能迅速发生形变。
但温度太高也没必要,因为这样会增加升温和降温的时间,进而影响生产效率,而对模压结构却没有明显改善,甚至会使聚合物弯曲而导致模具受损。
同时为了保证在整个压印过程中聚合物保持相同的粘性,必须通过加热器控制加热温度不变。
(整理)集成电路设计习题答案1-5章
CH11．按规模划分，集成电路的发展已经经历了哪几代？它的发展遵循了一条业界著名的定律，请说出是什么定律？晶体管-分立元件-SSI-MSI-LSI-VLSI-ULSI-GSI-SOC。
MOORE定律2．什么是无生产线集成电路设计？列出无生产线集成电路设计的特点和环境。
拥有设计人才和技术，但不拥有生产线。
特点：电路设计，工艺制造，封装分立运行。
环境：IC产业生产能力剩余，人们需要更多的功能芯片设计3．多项目晶圆（MPW）技术的特点是什么？对发展集成电路设计有什么意义？MPW：把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片上，然后以步行的方式排列到一到多个晶圆上。
意义：降低成本。
4．集成电路设计需要哪四个方面的知识？系统，电路，工具，工艺方面的知识CH21．为什么硅材料在集成电路技术中起着举足轻重的作用 ?原材料来源丰富，技术成熟，硅基产品价格低廉2．GaAs和InP材料各有哪些特点? P10,11 3．怎样的条件下金属与半导体形成欧姆接触？怎样的条件下金属与半导体形成肖特基接触？接触区半导体重掺杂可实现欧姆接触，金属与掺杂半导体接触形成肖特基接触4．说出多晶硅在CMOS工艺中的作用。
P13 5．列出你知道的异质半导体材料系统。
GaAs/AlGaAs, InP/ InGaAs, Si/SiGe, 6．SOI材料是怎样形成的，有什么特点?SOI绝缘体上硅，可以通过氧隔离或者晶片粘结技术完成。
特点：电极与衬底之间寄生电容大大减少，器件速度更快，功率更低7. 肖特基接触和欧姆型接触各有什么特点？肖特基接触：阻挡层具有类似PN结的伏安特性。
欧姆型接触：载流子可以容易地利用量子遂穿效应相应自由传输。
8. 简述双极型晶体管和MOS晶体管的工作原理。
P19,21CH31．写出晶体外延的意义，列出三种外延生长方法，并比较各自的优缺点。
意义：用同质材料形成具有不同掺杂种类及浓度而具有不同性能的晶体层。
外延方法:液态生长，气相外延生长，金属有机物气相外延生长2．写出掩膜在IC制造过程中的作用，比较整版掩膜和单片掩膜的区别，列举三种掩膜的制造方法。
《集成电路设计(第2版)》习题答案1-5章
9． MOSFET 存在哪些二阶效应？分别是由什么原因引起的？ P.70-73 沟道长度调制效应，体效应，亚阈值效应 10．说明 MOSFET 噪声的来源、成因及减小的方法。 噪声来源：热噪声和闪烁噪声。热噪声是由沟道内载流子的无规则热运动造成的，可通 过增加 MOS 管的栅宽和偏置电流减少热噪声。闪烁噪声是由沟道处二氧化硅与硅界面上电 子的充放电引起的，增加栅长栅宽可降低闪烁噪声。
CH1
1． 按规模划分，集成电路的发展已经经历了哪几代？它的发展遵循了一条业界著名的定 律，请说出是什么定律？ 晶体管-分立元件-SSI-MSI-LSI-VLSI-ULSI-GSI-SOC。MOORE 定律 2． 什么是无生产线集成电路设计？列出无生产线集成电路设计的特点和环境。 拥有设计人才和技术，但不拥有生产线。特点：电路设计，工艺制造，封装分立运行。 环境：IC 产业生产能力剩余，人们需要更多的功能芯片设计 3． 多项目晶圆（MPW）技术的特点是什么？对发展集成电路设计有什么意义？ MPW：把几到几十种工艺上兼容的芯片拼装到一个宏芯片上，然后以步行的方式排列 到一到多个晶圆上。意义：降低成本。 4． 集成电路设计需要哪四个方面的知识？ 系统，电路，工具，工艺方面的知识
CH5
1． 说出 MOSFET 的基本结构。 MOSFET 由两个 PN 结和一个 MOS 电容组成。 2． 写出 MOSFET 的基本电流方程。
OX
t ox 1 w l [(VGS VT )V DS 2 V DS ] 2
3． MOSFET 的饱和电流取决于哪些参数？ 饱和电流取决于栅极宽度 W，栅极长度 L，栅-源之间压降 VGS ，阈值电压 VT ，氧化层 厚度 t OX ，氧化层介电常数 OX 4． 为什么说 MOSFET 是平方率器件？ 因为 MOSFET 的饱和电流具有平方特性 5． 什么是 MOSFET 的阈值电压？它受哪些因素影响？ 阈值电压就是将栅极下面的 Si 表面从 P 型 Si 变成 N 型 Si 所必要的电压。影响它的因素 有 4 个：材料的功函数之差，SiO2 层中可以移动的正离子的影响，氧化层中固定电荷的
集成电路制造工艺原理《集成电路制造工艺原理》
集成电路制造工艺原理《集成电路制造工艺原理》课程教学教案山东大学信息科学与工程学院电子科学与技术教研室(微电)张新课程总体介绍：1．课程性质及开课时刻：本课程为电子科学与技术专业（微电子技术方向和光电子技术方向）的专业选修课。
本课程是半导体集成电路、晶体管原理与设计和光集成电路等课程的前修课程。
本课程开课时刻暂定在第五学期。
2．参考教材：《半导体器件工艺原理》国防工业出版社华中工学院、西北电讯工程学院合编《半导体器件工艺原理》（上、下册）国防工业出版社成都电讯工程学院编著《半导体器件工艺原理》上海科技出版社《半导体器件制造工艺》上海科技出版社《集成电路制造技术-原理与实践》电子工业出版社《超大规模集成电路技术基础》电子工业出版社《超大规模集成电路工艺原理-硅和砷化镓》电子工业出版社3．目前实际教学学时数：课内课时54学时4．教学内容简介：本课程要紧介绍了以硅外延平面工艺为基础的，与微电子技术相关的器件（硅器件）、集成电路（硅集成电路）的制造工艺原理和技术；介绍了与光电子技术相关的器件（发光器件和激光器件）、集成电路（光集成电路）的制造工艺原理，要紧介绍了最典型的化合物半导体砷化镓材料以及与光器件和光集成电路制造相关的工艺原理和技术。
5．教学课时安排：(按54学时)课程介绍及绪论 2学时第一章衬底材料及衬底制备 6学时第二章外延工艺 8学时第三章氧化工艺 7学时第四章掺杂工艺 12学时第五章光刻工艺 3学时第六章制版工艺 3学时第七章隔离工艺 3学时第八章表面钝化工艺 5学时第九章表面内电极与互连 3学时第十章器件组装 2学时课程教案:课程介绍及序论（ 2学时）内容：课程介绍：1 教学内容1.1与微电子技术相关的器件、集成电路的制造工艺原理 1.2 与光电子技术相关的器件、集成电路的制造1.3 参考教材2教学课时安排3学习要求序论：课程内容：1半导体技术概况1.1 半导体器件制造技术1.1.1 半导体器件制造的工艺设计1.1.2 工艺制造1.1.3 工艺分析1.1.4 质量操纵1.2 半导体器件制造的关键问题1.2.1 工艺改革和新工艺的应用1.2.2 环境条件改革和工艺条件优化1.2.3 注重情报和产品结构的及时调整1.2.4 工业化生产2典型硅外延平面器件管芯制造工艺流程及讨论2.1 常规npn外延平面管管芯制造工艺流程2.2 典型 pn隔离集成电路管芯制造工艺流程2.3 两工艺流程的讨论2.3.1 有关说明2.3.2 两工艺流程的区别及缘故课程重点：介绍了与电子科学与技术中的两个专业方向（微电子技术方向和光电子技术方向）相关的制造业，指明该制造业是社会的基础工业、是现代化的基础工业，是国家远景规划中置于首位进展的工业。
第五章原子力显微镜ppt课件
2 探针 ❖ 探针是AFM检测系统的关键部分．它由悬臂和
悬臂末端的针尖组成．随着精细加工技术的发展， 人们已经能制造出各种形状和特殊要求的探针。 悬臂是由Si或Si3N4经光刻技术加工而成的．悬臂 的背面镀有一层金属以达到镜面反射。在接触式 AFM中V形悬臂是常见的一种类型(如图3.2所 示)．
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
❖ 它的优点是具有低的垂直反 射机械力阻和高的侧向扭曲 机械力阻．悬臂的弹性系数 一般低于固体原于的弹性系 数， 悬臂的弹性常数与形状、 大小和材料有关．厚而短的 悬臂具有硬度大和振动频率 高的特点．
四、 原子力显微镜工作环境 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
原子力显微镜受工作环境限制较少，它可以在超高真空、气 相、液相和电化学的环境下操作。 (1)真空环境：最早的扫描隧道显微镜(STM)研究是在超高真空下进 行操作的。后来，随着AFM的出现，人们开始使用真空AFM研 究固体表面．真空AFM避免了大气中杂质和水膜的干扰，但其 操作较复杂。 (2)气相环境：在气相环境中，AFM操作比较容易，它是广泛采用 的一种工作环境．因AFM操作不受样品导电性的限制，它可以 在空气中研究任何固体表面，气相环境中AFM多受样品表面水 膜干扰。 (3)液相环境：在液相环境中．AFM是把探针和样品放在液池中工 作，它可以在液相中研究样品的形貌．液相中AFM消除了针尖 和样品之间的毛细现象，因此减少了针尖对样品的总作用 力．液相AFM的应用十分广阔，它包括生物体系、腐蚀或任一 液固界面的研究． (4)电化学环境：正如超高真空系统一样，电化学系统为AFM提供 了另一种控制环境．电化学AFM是在原有AFM基础上添加了电 解池、双恒电位仪和相应的应用软件．电化学AFM可以现场研 究电极的性质．包括化学和电化学过程诱导的吸附、腐蚀以及 有机和生物分子在电极表面的沉积和形态变化等。
第五章 微光学器件与系统技术I
• 应用3——折/衍混合光学成像系统
二、衍射光学技术和二元光学技术
★ 衍射光学元件（DOE）： - 振幅型全息元件，位相型全息元件，计算全息 和闪耀相息元件： 衍射效率不高，工艺不易控制， 成像质量欠佳。 - 连续面型DOE： 得益于微细加工技术的进步 ★ 二元光学元件（BOE）： - 是一种位相值被量化了的相息图，微细工艺批 量制造。
二元光学技术
设 计
光学功能 解析法： 数值法：复杂微结构元件
Fresnel微透镜
光学元件的位相函数 薄型连续面浮雕分布 台阶型衍射浮雕微结构 制造
理论： 几何光学、标量衍射理论、矢量衍射理论 优化算法： Gerchburg-Saxton算法 模拟退火算法（Simulated Annealing Algorithm) 遗传算法(Genetic Algorithm) 杨—顾算法（Y-G）
凸透镜阵列
凹透镜阵列
折/衍微透镜
• 应用1——提高传感器的填充系数
红外 CCD - 波长：紫外—可见—红外 - 材料：硅，玻璃，聚合物 - 类型： 折射型，衍射型 可见光 CCD
• 应用2——光束微扫描 ——
传统光学透镜扫描器 微透镜阵列扫描器
体积大，运动路径 大，速度慢
体积小，移动距离小， 速度高
N ( L −1)
u (r 2 ) =
∑
k =0
⎡ r 2 − krp 2 / L − rp 2 /(2 L) ⎤ ⎛ − i 2πk ⎞ exp⎜ ⎥ ⎟rect ⎢ 2 rp / L ⎝ L ⎠ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦
在 z = 2λn , n = jL − 1, j ∈ Z 处有一系列焦点，且产生会 聚和发散两种作用。各焦点处的光强为：
比较折射透镜和衍射透镜的焦距:
第5章光刻工艺
投影曝光机
STEPPER的对准曝光示意图
5.3 影响光刻质量的因素
5.3.1 硅片表面状况对光刻工艺的影响
硅片的表面状况对光刻工艺的影响有三个 方面：
表面清洁度
表面粘附性
表面平面度
5.3.2 硅片平面度对光刻工艺的影响
描述平面度的方法之一是用 “峰谷间 距（PV）”来表示，即：圆片表面上最高 点与最低点之间的高度差。为了保证分辨 率，曝光时必须要保证衬底上所有各点都 处于成像透镜的焦深范围之内。
前烘的方式有烘箱烘烤、红外线加 热和热板烘烤。
匀胶、前烘一体机
5.1.5 曝光
曝光就是把掩模版上的图形成像到硅片上
接触式光刻机掩模版
硅圆片
1:1曝光
投影（缩小）曝光
投影式光刻机掩模版
硅圆片
5.1.6 显影和坚膜
显影是把曝光后的硅片放在显影液里进行 处理。对于负胶，未曝光部分被溶解在显影液 里；对于正胶，曝光部分被溶解在显影液里。 要正确地控制曝光量和合适的显影条件（温度、 浓度、时间），既不能曝光、显影不足，也不 能曝光、显影过度。
真空接触
硬接触
软接触
20 μm 接近式 20 μm 接近式（胶中加了 增强对比度材料）
接触式曝光机
接近式曝光机
间隙 调整杆
接近式曝光机原理
掩膜版 硅片
正面图形对准
图形
掩膜版 硅片
背面图形对准
图形 有些工艺需要在没有对准记号的硅片背面 进行加工，这就需要利用正面图像上的对准记 号进行对准，对背面的光刻胶曝光。
涨性好； ● 去胶容易，不留残渣；
光刻胶的留膜率
光刻胶的留膜率是光刻胶的重要指标之一。 从理论上讲，正胶的未曝光部分（负胶则是曝 光部分）是不溶于显影液的（以下统称为“非 溶性胶膜”） ，实际上也被显影液溶解，只是 困难些。所以光刻胶的“留膜率”就是曝光显影 后非溶性胶膜厚度（如正胶的未曝光部分）与 曝光前胶膜厚度之比。要求光刻胶具有较高的 留膜率。
光刻工艺---精品管理资料
光刻工艺一、提示:光刻工艺是集成电路制造中最关键的工艺之一。
光刻是一种复印图像和化学腐蚀相结合的综合性技术.光刻的本质是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和掺杂的晶圆上。
这些结构首先以图形形式制作在被称为光刻掩膜版的石英膜版上,光刻工艺首先将事先做好的光刻掩膜版上的图形精确地、重复地转移到涂有光刻胶的待腐蚀层上，然后利用光刻胶的选择性保护作用，对需腐蚀图形层进行选择性化学腐蚀，从而在表面形成与光刻版相同或相反的图层.二、概要：光刻实际是将图形转移到一个平面的任一复制过程.本章先介绍了光刻的概念，接着介绍了光刻工艺的基本步骤，并相继介绍了光刻过程中的必备的两种材料，即掩膜版和光刻胶,然后对多种光刻设备做了简要介绍。
本章需重点掌握光刻工艺、光刻胶及光刻设备等.三、关键知识:光刻的概念：光刻处于晶圆加工过程的中心,一般认为是集成电路（IC)制造中最关键的步骤,需要高性能以便结合其他工艺获得高成品率。
光刻过程实际是图形由掩膜版转移到晶圆表面的过程。
光刻工艺的基本步骤:光刻工艺是一个复杂的过程，其中有很多影响其工艺宽容度的工艺变量。
为了方便起见，这里将光刻工艺分成8个基本操作：气相成底膜、旋转涂胶、软烘（前烘）、曝光、烘焙、显影、坚膜(后烘)、显影检查.光刻胶的分类：光刻包括两个基本的工艺类型，即正性光刻和负性光刻,因此用于光刻的光刻胶也有正胶和负胶之分。
正性光刻是把与掩膜版上相同的图形复制到晶圆上，负性光刻是把与掩膜版上图形的相反图形复制到晶圆表面.光刻设备：从早期的晶圆制造以来，光刻设备经历了几代的发展，每一代又以当时获得的特征尺寸分辨率所需的设备类型为基础。
主要的光刻设备认为以下五代:接触式光刻机、接近式光刻机、扫描投影光刻机、分步重复光刻机和步进扫描光刻机。
四、重点讲解：1、光刻的主要参数:（1）特征尺寸：一般是指MOS管的最小栅长，减小特征尺寸可以在单个晶圆上布局更多的芯片。
光刻技术决定了在晶圆上的特征尺寸数值.(2）分辨率:是指将晶圆上两个邻近的特征图形区分开来的能力.焦深是光焦点周围的一个范围，在这个范围内图像连续地保持清晰。
集成电路制造习题
《集成电路制造工艺》习题集第一章序言1.简述集成电路制造工艺发展的大致状况。
2.描述圆片和芯片的关系和区别。
3.和分立器件相比，集成电路有何特有的工艺？4.你如何理解集成电路制造工艺课程的性质和任务。
第二章 薄膜制备2.二氧化硅在半导体生产中有何作用？3.二氧化硅要阻挡杂质要满足什么条件？4.组成二氧化硅基本单元是什么？它有哪两种主要的结构？5.氧在二氧化硅中起何作用？它有哪两种基本形态？5.二氧化硅中的杂质主要有哪几种形式？它们对二氧化硅的结构有何影响？6.什么是热氧化生长法？热氧化后硅的体积如何变化？7.如果要行长20000A的二氧化硅膜，要消耗多少厚度的硅？8.写出三种的热氧化生长法的原理及各自的特点。
9.写出热氧化生长法的主要规律。
10.影响氧化生长速率的因素有哪些？11.在半导体生产中为何常采用干—湿—干的氧化方法。
如果要生长5000纳米的膜，需要多长的氧化时间？（已知在T=1200℃，B湿=117.5um2/min）12.描述二氧化硅-硅系统电荷的种类、产生原因及改进措施。
13.如何测试二氧化硅的厚度？14.二氧化硅的缺陷包括哪几个方面？15.叙述氢氧合成氧化的原理及特点。
16.叙述高压氧化的原理及特点。
17.什么叫掺氯氧化？它有何优点？掺氯氧化时要注意哪些问题？18.热分解氧化和热氧化有何区别？它有何特点？19.简述外延在半导体生产中的主要作用有哪些？20.叙述最常用的外延生长的化学原理？21.外延生长系统包括哪几个主要部份？加热炉的形状有哪几种，各有什么特点？22.画出四氯化硅汽化器的结构框图并说明其工作原理。
23.说明在外延生长过程中如何适当的选择四氯化硅的浓度和外延生长温度？24.外延生长中的热扩散效应对外延质量有何影响？如何减小热扩散现象？25.什么是外延中的自掺杂效应？自掺杂的原因是什么？如何减小自掺杂现象？26.什么是层错？产生的原因是什么？以（111）晶向为例说明如何用层错法测外延层的厚度？测量时要注意些什么问题？27.说明外延厚度的检测方法？28.说明用三探针法测外延层电阻率的原理和方法？29.简述硅烷热分解外延法的原理及特点？30.简述SOS外延的作用及方法。
2021年高中化学选修三第五章《合成高分子》知识点复习(答案解析)(1)
一、选择题1．下列塑料的合成中，发生的化学反应类型与其它三种不同的是A．聚乙炔塑料B．聚氯乙烯塑料C．酚醛塑料D．聚苯乙烯塑料答案：C【分析】根据加聚和缩聚反应的特点进行判断反应类型，或者用生成物的种类判断，或者用单体的官能团判断能发生的反应类型。
解析：A．聚乙炔是由乙炔发生加聚反应合成；B．聚氯乙烯塑料是由氯乙烯发生加聚反应合成；C．酚醛塑料是由苯酚和甲醛发生缩聚反应合成；D．聚苯乙烯塑料是由苯乙烯发生加聚反应合成；故不同的反应类型是缩聚反应，故选答案C。
【点睛】根据反应单体的官能团判断反应类型。
2．工程塑料PBT的结构简式为：，下列有关PBT的说法正确的是A．PBT是通过加聚反应得到的高聚物B．PBT分子中含有酯基C．PBT的单体中有芳香烃D．PBT的单体均能与Na、NaOH、Na2CO3反应答案：B【分析】由结构可知，该物质为缩聚反应生成的高分子，含-OH、-COOC-、-COOH，单体为对苯二甲酸和丙二醇，以此来解答。
解析：A．PBT是缩聚反应得到的高分子化合物，单体中不含碳碳双键，故A错误；B．含-OH、-COOC-、-COOH，则PBT分子中含有羧基、羟基和酯基，故B正确；C．芳香烃含苯环，且只有C、H元素，而单体为羧酸和醇，为烃的衍生物，故C错误；D．单体丙二醇不能与NaOH、Na2CO3反应，故D错误；故选B。
3．化学与生产生活、环境保护、资源利用等密切相关，下列说法正确的是A．利用二氧化碳制造全降解塑料，可以缓解温室效应B．大米、玉米、小麦中的淀粉经水解可变成乙醇C．测定氢氧化钠的熔点时，可以将氢氧化钠固体放入石英坩埚中高温加热Br和MgD．海洋中含有丰富的矿产资源，仅利用物理方法可以获得NaCl、2答案：A解析：A．二氧化碳是导致温室效应的罪魁祸首，将二氧化碳用于制造全降解塑料，可以有效减少环境中的二氧化碳，从而减缓温室效应，A正确；B．淀粉水解的最终产物是葡萄糖，葡萄糖在酒化酶的作用下分解得到乙醇和二氧化碳，B 错误；C．石英坩埚的主要成分是二氧化硅，加热条件下二氧化硅可与氢氧化钠反应生成硅酸钠，导致坩埚炸裂，C错误；D．要从海水中提取镁和溴，需要经过一系列化学反应，D错误；答案选A。
超纯水技术在光刻制造中的应用
超纯水技术在光刻制造中的应用第一章，引言光刻技术是微电子制造过程中的一个重要环节，它用于制作微电子器件中的光刻图形。
其核心就是在光刻胶上面，照射光源使得光刻胶被照射的部分发生化学反应，产生出可溶性的区域，这些可溶性的区域在显影的时候就会消失。
通过光刻的方式，制作出各种复杂形状的微电子器件部件，是微电子工业赖以生存的重要技术之一。
光刻技术使用到的超纯水(UPW)，是在去离子水的基础上进一步加工精制而成。
超纯水的纯度是极高的，其电导率低于1微西/厘米，电阻率高达18.2兆欧/厘米。
以此作为光刻用水，可大大降低对晶圆的污染，最终提升器件性能，保证产品质量。
本文将详细探讨超纯水技术在光刻制造中的应用。
第二章，超纯水制备为达到超纯水的水平，在去离子水的基础上对水进行多次精密过滤，去除其中残留的高分子、细胞、花粉等杂质。
根据不同纯度要求，超纯水制备过程也有所不同。
在光刻制造领域，常规的超纯水工艺在以下关键步骤会有所不同：1. 入口水质量监测。
每批次水投入前需要严格监测水质，确认水质达到要求再进行后续处理。
2. 预处理。
加入多次进水、高氯酸钠(NaClO3)等预处理剂，去除水中有机、无机颗粒悬浮物、沉淀物质。
通常使用的设备有自清洗过滤器,混床反渗透水处理装置,大型自来水净水设备等。
3. 离子交换器。
本阶段主要利用强阴离子与强阳离子之间的吸附作用，去除之前工艺中抛开的部分离子物质。
工艺中通常会使用著名的DI(Deionized water)、CEDI(Continuous Electrodeionization)等设备来实现。
4. 超纯灌注式杀菌过滤器。
本阶段主要杀菌和对水中残留微粒的过滤，如细菌、病毒等。
一般使用SteriMatic超纯灌注式微生物过滤器。
5. 精致过滤器。
针对微小物质进行专项过滤。
这一环节主要是防止细菌和其他微小病毒、杂质等未被灭活残留，避免微小颗粒物质污染了高纯洁的制程介质。
第三章，超纯水在光刻工艺中的应用超纯水在光刻制造领域中的应用，主要具有以下几种特性:1. 水质稳定，可控制微影蚀刻广度和均匀度。
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底膜处理包括以下步骤: 底膜处理包括以下步骤: (1)清洗 ) 洁净,干燥的表面才能与光刻胶良好接触.wafer表面 洁净,干燥的表面才能与光刻胶良好接触. 表面 的杂质会影响光刻胶的粘附,进入曝光区之前, 的杂质会影响光刻胶的粘附,进入曝光区之前,要清洗掉表 面的杂质颗粒,表面沾污以及自然氧化层等. 面的杂质颗粒,表面沾污以及自然氧化层等. (2)烘干 ) Wafer表面的水汽会影响光刻胶的粘附性,所以需将 表面的水汽会影响光刻胶的粘附性, 表面的水汽会影响光刻胶的粘附性 其表面烘烤干燥. 其表面烘烤干燥.通常是在真空或充满氮气温度高达 200℃ ℃ 的烘箱内干燥以除掉水汽. 的烘箱内干燥以除掉水汽.
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3.几种掩膜版 几种掩膜版 常见的传统掩膜版有乳胶掩膜版, 常见的传统掩膜版有乳胶掩膜版,硬面铬膜掩膜版以及 抗反射铬膜掩膜版三种. 抗反射铬膜掩膜版三种. 乳胶掩膜版是在玻璃衬底上涂覆一层光 敏乳胶,再经过图形转移而成; 敏乳胶,再经过图形转移而成; 硬面铬膜掩膜版是在石英玻璃上溅射 一层厚约60nm左右的铬膜,再经过图形 左右的铬膜, 一层厚约 左右的铬膜 转移而成; 转移而成;
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2.光刻胶的物理特性 光刻胶的物理特性 (1)分辨率,是指光刻胶可再现图形的最小尺寸; )分辨率,是指光刻胶可再现图形的最小尺寸; (2)对比度,是指光刻胶对光照区与非光照区间的过渡; )对比度,是指光刻胶对光照区与非光照区间的过渡; (3)灵敏度,是光刻胶要形成良好的图形所需入射光的最 )灵敏度, 低能量; 低能量; (4)粘滞性,与时间有关,光刻胶中的溶剂挥发会使粘滞 )粘滞性,与时间有关, 性增加; 性增加; (5)粘附性,粘附性是指光刻胶与基片之间的粘着强度; )粘附性,粘附性是指光刻胶与基片之间的粘着强度; (6)抗蚀性,化学稳定性一定要很高,能抵抗各种腐蚀. )抗蚀性,化学稳定性一定要很高,能抵抗各种腐蚀.
第5章光刻技术 章
一,光刻材料及设备 二,光刻工艺 三,刻蚀工艺 四,光刻质量检测
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光刻是一种将图像复印同刻蚀相结合的综合性技术. 光刻是一种将图像复印同刻蚀相结合的综合性技术.先 用照像复印的方法, 用照像复印的方法,将光刻掩膜的图形精确的复印到涂覆在 介质(多晶硅,氮化硅,二氧化硅,铝等介质薄层) 介质(多晶硅,氮化硅,二氧化硅,铝等介质薄层)表面上 的光致抗蚀剂(光刻胶)上面.然后,在光致抗蚀剂的保护 的光致抗蚀剂(光刻胶)上面.然后, 下对待刻材料进行选择性刻蚀, 下对待刻材料进行选择性刻蚀,从而在待刻蚀材料上得到所 需的图形.集成电路的制造过程中需要经过许多次的光刻, 需的图形.集成电路的制造过程中需要经过许多次的光刻, 所以,光刻环节的质量是影响集成电路性能, 所以,光刻环节的质量是影响集成电路性能,成品率以及可 靠性的关键因素之一. 靠性的关键因素之一.
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为了提高掩膜版的分辨率, 为了提高掩膜版的分辨率,降低掩膜 版对光的反射, 版对光的反射,在硬面铬膜掩膜版的铬膜 上增加了一层厚约20nm的氧化铬膜,这 的氧化铬膜, 上增加了一层厚约 的氧化铬膜 种就是抗反射铬膜掩膜版. 种就是抗反射铬膜掩膜版. 此外,还有将掩膜版与 合二为一的复合掩膜版, 此外,还有将掩膜版与wafer合二为一的复合掩膜版, 合二为一的复合掩膜版 也叫原位掩膜版; 也叫原位掩膜版;在传统掩膜版的基础上增加了相移层的相 移掩膜版; 射线掩膜版等不同类型的掩膜版 移掩膜版;X射线掩膜版等不同类型的掩膜版 .
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2.X射线曝光 射线曝光 X射线曝光选用的是特殊材质的 射线掩膜版.X射线 射线曝光选用的是特殊材质的X射线掩膜版 射线曝光选用的是特殊材质的 射线掩膜版. 射线 经过专用掩膜版投射到wafer上,与光刻胶作用达到曝光的 上 经过专用掩膜版投射到 效果. 射线的衍射 反射,折射以及散射都很小, 射线的衍射, 效果.X射线的衍射,反射,折射以及散射都很小,很适合 亚微米尺寸的曝光.其优点有:分辨率高, 亚微米尺寸的曝光.其优点有:分辨率高,可实现纳米工 艺;对于小尺寸工艺,其衍射现象可以忽略;穿透力强,不 对于小尺寸工艺,其衍射现象可以忽略;穿透力强, 会污染wafer等.缺点是光刻机以及掩膜版制作麻烦; 等 缺点是光刻机以及掩膜版制作麻烦; 会污染 wafer对准比较困难;X射线能量太高,会使掩膜版热膨胀 对准比较困难; 射线能量太高 射线能量太高, 对准比较困难 变形等. 射线曝光的发展空间也很大 射线曝光的发展空间也很大. 变形等.X射线曝光的发展空间也很大.
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1.掩膜版的制备流程 掩膜版的制备流程 掩膜版有铬版(chrome),超微粒干版,氧化铁版等, ,超微粒干版,氧化铁版等, 掩膜版有铬版 主要为基板和不透光材料.以下是基本的制造流程: 主要为基板和不透光材料.以下是基本的制造流程: (1)制备空白版,常见的空白版有铬版,氧化铁版,超微 )制备空白版,常见的空白版有铬版,氧化铁版, 粒干版三种; 粒干版三种; 版图经过分层, (2)数据转换,将IC版图经过分层,运算,格式等步骤转 )数据转换, 版图经过分层 运算, 换为制版设备所知的数据形式; 换为制版设备所知的数据形式; (3)刻画,利用电子束或激光等通过原版对空白版进行曝 )刻画, 光,将图形转移到光刻胶上,即刻画; 将图形转移到光刻胶上,即刻画;
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3.离子束曝光 离子束曝光 离子束曝光是将聚焦后的离子束投影到光刻胶上达到曝 光的目的.离子束和电子束同样具有很高的分辨率,而且因 光的目的.离子束和电子束同样具有很高的分辨率, 为离子的质量比电子大, 为离子的质量比电子大,所以在光刻胶中的散射要比电子束 弱的多,可达到 的高分辨率. 弱的多,可达到50nm的高分辨率. 的高分辨率
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(4)形成图形,对铬膜,氧化铁膜或明胶等进行刻蚀,形 )形成图形,对铬膜,氧化铁膜或明胶等进行刻蚀, 成图形,最后除去残胶; 成图形,最后除去残胶; (5)检测与修补,测量关键尺寸,检测针孔或残余遮光膜 )检测与修补,测量关键尺寸, 等缺陷并对其进行修补; 等缺陷并对其进行修补; (6)老化与终检,在200～300℃的温度下烘烤几个小 )老化与终检, ～ ℃ 时,对其进行老化. 对其进行老化.
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2.掩膜版的质量要求 掩膜版的质量要求 (1)图形尺寸要精确,间距符合要求,而且不能发生畸变; )图形尺寸要精确,间距符合要求,而且不能发生畸变; (2)各块掩膜版间要能够精确地套准,对准误差尽可能小; )各块掩膜版间要能够精确地套准,对准误差尽可能小; (3)图形边缘清晰,过渡小,无毛刺,透光区与遮光区的 )图形边缘清晰,过渡小,无毛刺, 反差要大; 反差要大; (4)掩膜版的表面光洁度要达到一定的要求,无划痕,针 )掩膜版的表面光洁度要达到一定的要求,无划痕, 孔,小岛等缺陷,掩膜版还要坚固耐磨,不易变形. 小岛等缺陷,掩膜版还要坚固耐磨,不易变形.
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光刻掩膜版
掩膜版质量的优劣直接影响光刻图形的质量. 掩膜版质量的优劣直接影响光刻图形的质量.在IC制造 制造 中需要经过多次光刻,每次光刻都需要一块掩膜版,每块掩 中需要经过多次光刻,每次光刻都需要一块掩膜版, 膜版都会影响光刻质量,光刻次数越多,成品率就越低. 膜版都会影响光刻质量,光刻次数越多,成品率就越低.所 以,要有高的成品率,就必须制作出品质优良的掩膜版,而 要有高的成品率,就必须制作出品质优良的掩膜版, 且一套掩膜版中的各快掩膜版之间要能够相互精确的套准. 且一套掩膜版中的各快掩膜版之间要能够相互精确的套准.
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这种曝光方式分辨率高,掩膜版制作容易, 这种曝光方式分辨率高,掩膜版制作容易,工艺容限 大,而且生产效率高,但由于电子束在光刻胶膜内的散射, 而且生产效率高,但由于电子束在光刻胶膜内的散射, 使得图案的曝光剂量会受到临近图案曝光剂量的影响(即临 使得图案的曝光剂量会受到临近图案曝光剂量的影响( 近效应),造成的结果是,显影后, 近效应),造成的结果是,显影后,线宽有所变化或图形畸 ),造成的结果是 变.虽然如此,限角度投影式电子束光刻仍是目前最具前景 虽然如此, 的非光学光刻 .
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光刻工艺
光刻工艺的过程非常复杂,整个过程包括底膜处理, 光刻工艺的过程非常复杂,整个过程包括底膜处理,涂 胶,前烘,曝光,显影,坚膜,刻蚀以及去胶七个步骤. 前烘,曝光,显影,坚膜,刻蚀以及去胶七个步骤. 1.底膜处理 底膜处理 底膜处理是光刻工艺的第一步,主要目的处理 底膜处理是光刻工艺的第一步,主要目的处理wafer表 表 与光刻胶之间的粘附性. 面,以增强wafer与光刻胶之间的粘附性.Wafer制造过 以增强 与光刻胶之间的粘附性 制造过 程中许多问题都是由于表面污染和缺陷造成的, 程中许多问题都是由于表面污染和缺陷造成的,wafer表面 表面 的处理对于成品率是相对重要的. 的处理对于成品率是相对重要的.
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步进投影曝光方式有很多优点,掩模版寿命加长, 步进投影曝光方式有很多优点,掩模版寿命加长,掩 模制造简单,分辨率高,但对环境的要求非常高,微小的 模制造简单,分辨率高,但对环境的要求非常高, 振动都会影响曝光精度;而且光路复杂,设备昂贵. 振动都会影响曝光精度;而且光路复杂,设备昂贵.
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非光学曝光
1.电子束曝光 电子束曝光 由于电子束在电磁场的作用 下可以聚焦,偏转一定的角度, 下可以聚焦,偏转一定的角度, 所以, 所以,电子束曝光是很重要的曝 光方法.目前, 光方法.目前,最有应用前途的 是限角度投影式电子束光刻. 是限角度投影式电子束光刻.限 角度投影式电子束光刻利用散射 式掩膜版通过步进扫描光刻机进 行缩小投影式曝光. 行缩小投影式曝光.
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光刻胶
光刻胶( 光刻胶(PR)也叫光致抗蚀剂,受到光照后其特性会 )也叫光致抗蚀剂, 发生改变.可用来将掩膜版上的图形转移到基片上, 发生改变.可用来将掩膜版上的图形转移到基片上,也可作 为后序工艺时的保护膜.光刻胶有正胶和负胶之分, 为后序工艺时的保护膜.光刻胶有正胶和负胶之分,正胶经 过曝光后,受到光照的部分会变得容易溶解, 过曝光后,受到光照的部分会变得容易溶解,经过显影处理 之后被溶解,只留下光未照射的部分形成图形; 之后被溶解,只留下光未照射的部分形成图形;而负胶和正 胶恰恰相反. 胶恰恰相反.