半导体工艺光刻+蚀刻.描述
半导体工艺流程简介
半导体工艺流程简介半导体工艺流程的基本涵义是把半导体元件从原理图到最终成品的制程过程，涉及到半导体元件的设计，制造，测试和检查等步骤，其中一些步骤包括：光刻，圆弧氧化，腐蚀，外部硅化，低温热封，抛光，定型热处理，金属集成，定化，接收，分析。
1、光刻：半导体工艺中最重要的一步，就是将设计好的电路图片放大，不管是直接放大，还是芯片上用光刻膜放大，均取决于芯片的印刷上的要求和生产的量大小，通常在芯片的制作与封装过程中都需要利用光刻作为关键步骤。
2、圆弧氧化：圆弧氧化主要通过一种名为椭圆器的特殊装置及适当的介质，以某种特定的圆弧型动态介质穿行的过程以达到厚度梯度的氧化层，用来在芯片芯片上形成可控深度的氧化层，这一步在定型层形成介质及其他接头氧化技术中占有重要地位。
3、腐蚀：通过一种特殊的物质（如氢氧化钠）在芯片上形成可控深度的磷酸盐氧化层，以减小芯片表面起源的因素对电子器件性能有不利影响，从而提高芯片的可靠性和可编程性，这一步在芯片的最终封装过程中起到了非常重要的作用。
4、外部硅化：在半导体工艺中，外部硅化就是在定型层上施加特殊物质，形成高功能硅化层，这一步可以防止微芯片表面发生机械划伤，保证微芯片可靠性，而且外部硅化能够提高微芯片的定位精度，从而提高芯片的可靠性。
5、低温热封：在半导体封装的过程中，需要进行低温热封以实现保护和定向特征，这一步可以有效防止定型层氧化度对半导体性能的负面影响，从而提高半导体的可靠性。
6、抛光：在半导体封装的过程中，抛光步骤是必不可少的，主要是为了保证芯片表面外观的一致性，以及保证芯片表面不沾附其他物质。
7、定型热处理：定型热处理是半导体封装的过程中十分重要的一步，其主要是达到稳定芯片参数，以及改善芯片的可靠性和可编程性的目的，在高浓度的热处理技术中，微芯片的特性往往可以明显提升。
8、金属集成：金属集成是基于电子封装技术的重要一步，它在硅基电子元器件工艺流程中起着关键性作用，主要包括熔接、焊接、过渡性氧化等步骤，以保证半导体元件的稳定性和可靠性。
半导体 光刻蚀刻
半导体光刻蚀刻半导体光刻蚀刻是半导体工艺中非常重要的一步。
光刻蚀刻技术是指通过光刻技术和化学蚀刻技术将光罩上的图形转移到半导体表面，用于制造微电子器件。
本文将介绍光刻蚀刻的原理、步骤以及在半导体制造中的应用。
光刻蚀刻是半导体工艺中的关键步骤之一，用于将光罩上的图形转移到硅片表面，形成微电子器件的结构。
光刻蚀刻的原理是利用光敏胶的光学性质和化学蚀刻的特性，将光罩上的图形投影到硅片上，并通过化学蚀刻将不需要的部分去除，最终形成所需的器件结构。
光刻蚀刻的步骤通常分为光刻和蚀刻两个阶段。
首先，将光敏胶涂覆在硅片表面，形成一层均匀的光敏胶膜。
接下来，将光罩对准硅片，并通过紫外光照射光罩，将图形投影到光敏胶膜上。
光敏胶在光照后会发生化学反应，形成暴露区和未暴露区。
然后，将硅片浸入化学溶液中进行蚀刻。
化学溶液会选择性地溶解未暴露区的硅片，从而形成所需的器件结构。
光刻蚀刻在半导体制造中具有重要的应用价值。
首先，光刻蚀刻可以实现微电子器件的微米级精度制造，使得芯片的尺寸越来越小，性能越来越强。
其次，光刻蚀刻可以实现多层结构的制造，使得芯片具有更复杂的功能。
此外，光刻蚀刻还可以用于制造各种传感器、光电子器件等。
然而，光刻蚀刻也面临一些挑战和限制。
首先，光刻蚀刻的精度受到光学系统和化学蚀刻溶液的限制，难以实现纳米级别的制造。
其次，光刻蚀刻的成本较高，需要昂贵的设备和材料。
此外，光刻蚀刻还存在一些工艺问题，如光刻胶的选择、光刻胶的曝光剂选择等。
为了克服这些问题，科研人员不断进行研究和改进。
他们开发了更先进的光刻蚀刻技术，如多重光刻、纳米光刻等，以提高制造精度。
同时，他们还研究新型的光刻胶和曝光剂，以改善光刻胶的性能。
此外，还研究了新型的蚀刻溶液和工艺条件，以提高蚀刻的选择性和均匀性。
半导体光刻蚀刻是半导体制造中至关重要的一步。
它通过光刻和蚀刻技术将光罩上的图形转移到硅片表面，用于制造微电子器件。
光刻蚀刻具有精度高、多层结构制造能力强等优点，但也面临着成本高、精度受限等挑战。
半导体八大工艺顺序
半导体八大工艺顺序半导体八大工艺顺序，是指半导体制造过程中的八个主要工艺步骤。
这些工艺步骤包括晶圆清洗、光刻、沉积、刻蚀、扩散、离子注入、退火和包封。
下面将逐一介绍这些工艺步骤的顺序及其作用。
1. 晶圆清洗晶圆清洗是半导体制造过程中的第一步。
在这一步骤中，晶圆将被放入化学溶液中进行清洗，以去除表面的杂质和污染物。
这样可以确保后续工艺步骤的顺利进行，同时也可以提高器件的质量和性能。
2. 光刻光刻是半导体制造中的关键工艺步骤之一。
在这一步骤中，将使用光刻胶覆盖在晶圆表面上，并通过光刻机将图形投射到光刻胶上。
然后，利用化学溶液将未曝光的光刻胶去除，从而形成所需的图形。
3. 沉积沉积是指在晶圆表面上沉积一层薄膜的工艺步骤。
这一层薄膜可以用于改变晶圆表面的性质，增加其导电性或绝缘性。
常用的沉积方法包括化学气相沉积和物理气相沉积。
4. 刻蚀刻蚀是将多余的材料从晶圆表面去除的工艺步骤。
在这一步骤中，利用化学溶液或等离子刻蚀机将不需要的材料去除，从而形成所需的图形和结构。
5. 扩散扩散是将杂质或掺杂物diffused 到晶圆中的工艺步骤。
这一步骤可以改变晶圆的电学性质，并形成PN 结等器件结构。
常用的扩散方法包括固体扩散和液相扩散。
6. 离子注入离子注入是将离子注入到晶圆中的工艺步骤。
这可以改变晶圆的导电性和掺杂浓度，从而形成电子器件的结构。
离子注入通常在扩散之前进行。
7. 退火退火是将晶圆加热至一定温度并保持一段时间的工艺步骤。
这可以帮助晶圆中的杂质扩散和掺杂物活化，从而提高器件的性能和稳定性。
8. 包封包封是将晶圆封装在外部保护材料中的工艺步骤。
这可以保护晶圆不受外部环境的影响，同时也可以方便晶圆的安装和使用。
半导体制造过程中的八大工艺顺序是一个复杂而精密的过程。
每个工艺步骤都起着至关重要的作用，只有严格按照顺序进行，才能生产出高质量的半导体器件。
希望通过本文的介绍，读者对半导体制造过程有了更深入的了解。
光刻与刻蚀工艺ppt
采用旋转涂胶方法可以提高生产效率，同时采用快速热处理技术可以加速光刻胶的化学反应，进一步缩短处理时间。
提高生产效率
光刻工艺的优化
03
刻蚀工艺详细介绍
离子刻蚀机
以离子束或离子束辅助化学反应的方式进行刻蚀。具有各向异性刻蚀、高分辨率和低损伤等优点，但刻蚀速率较慢，设备昂贵。
刻蚀机的种类与特点
国外光刻与刻蚀工艺发展现状
光刻工艺技术创新
介绍光刻工艺中具有代表性的技术创新，包括高分辨率光刻技术、浸润式光刻技术、多晶圆对准技术等。
刻蚀工艺技术创新
介绍刻蚀工艺中具有代表性的技术创新，包括离子束刻蚀技术、等离子刻蚀技术、反应离子刻蚀技术等。
光刻与刻蚀工艺的技术创新
光刻与刻蚀工艺的发展趋势
从技术、应用和产业三个维度分析光刻与刻蚀工艺未来的发展趋势，包括技术发展方向、应用领域拓展和产业布局优化等方面。
挑战1
挑战2
挑战3
挑战4
需要严格控制各种参数，如温度、湿度和压力等。
需要不断优化工艺流程，提高生产效率。
对操作人员的技能和经验有较高的要求。
提高工艺精度的对策
采用先进的设备和技术，提高设备的稳定性和精度。
对策1
优化工艺参数，建立完善的数据库，实现参数的快速检索和准确控制。
对策2
采用高精度测量仪器，对产品进行准确的尺寸测量和质量控制。
曝光系统
曝光系统将掩膜上的图形转换为光束，并投射到光刻胶上。通常由光源、光阑、反射镜和投影透镜等组成。
运动系统
运动系统用于在光刻胶上扫描光束，以实现大面积的光刻。
光刻机工作原理
光学接触剂和干法接触剂
正性胶和负性胶
厚胶和薄胶
半导体七大核心工艺步骤
半导体七大核心工艺步骤
1. 晶圆生长，晶圆是制造芯片的基础，晶圆生长是指在高温下
将单晶硅材料生长成圆形晶圆。
2. 晶圆清洗，晶圆在生长过程中会附着各种杂质和污染物，因
此需要进行严格的清洗，以确保表面的干净和平整。
3. 晶圆扩散，在这一步骤中，通过高温处理将掺杂物质（如硼、磷等）扩散到晶圆表面，改变硅的导电性能。
4. 光刻，光刻技术是将光敏胶涂覆在晶圆表面，然后使用光刻
机将芯片图案投影到光敏胶上，形成光刻图案。
5. 蚀刻，蚀刻是利用化学反应将未被光刻覆盖的部分材料去除，从而形成芯片上的线路和结构。
6. 沉积，在芯片制造过程中，需要在特定区域沉积金属或者绝
缘材料，以形成导线、电容等元件。
7. 清洗和测试，最后一步是对芯片进行清洗和测试，确保芯片
的质量和性能符合要求。
这七大核心工艺步骤构成了半导体制造的基本流程，每一步都至关重要，任何一处的错误都可能导致芯片的失效。
半导体工艺的不断创新和完善，为现代电子技术的发展提供了坚实的基础。
半导体八大工艺名称
半导体八大工艺名称1. 硅晶圆制备工艺硅晶圆制备是半导体制造过程的第一步，也是最为关键的一步。
它是指将高纯度的硅材料通过一系列的工艺步骤转化为薄而平整的硅晶圆。
硅晶圆制备工艺主要包括以下几个步骤：(1) 单晶生长单晶生长是将高纯度的硅材料通过熔融和凝固的过程，使其在特定的条件下形成单晶结构。
常用的单晶生长方法包括Czochralski法和区熔法。
(2) 切割切割是将生长好的硅单晶材料切割成薄片的过程。
常用的切割方法是采用金刚石刀片进行切割。
(3) 研磨和抛光研磨和抛光是将切割好的硅片进行表面处理，使其变得平整光滑的过程。
研磨通常使用研磨机进行，而抛光则使用化学机械抛光（CMP）工艺。
(4) 清洗清洗是将研磨和抛光后的硅片进行清洁处理，去除表面的污染物和杂质。
清洗过程通常采用酸洗和溶剂清洗的方法。
2. 光刻工艺光刻工艺是半导体制造中的一项关键工艺，用于将设计好的电路图案转移到硅晶圆上。
光刻工艺主要包括以下几个步骤：(1) 涂覆光刻胶涂覆光刻胶是将光刻胶涂覆在硅晶圆表面的过程。
光刻胶是一种敏感于紫外光的物质，可以通过紫外光的照射来改变其化学性质。
(2) 曝光曝光是将硅晶圆上的光刻胶通过光刻机上的光源进行照射，使其在特定区域发生化学反应。
曝光过程需要使用掩模板来控制光刻胶的曝光区域。
(3) 显影显影是将曝光后的光刻胶进行处理，使其在曝光区域发生溶解或固化的过程。
显影过程通常使用显影液进行。
(4) 清洗清洗是将显影后的硅晶圆进行清洁处理，去除残留的光刻胶和显影液。
3. 离子注入工艺离子注入工艺是将特定的离子注入到硅晶圆中，以改变其电学性质的过程。
离子注入工艺主要包括以下几个步骤：(1) 选择离子种类和能量选择合适的离子种类和能量是离子注入工艺的第一步。
不同的离子种类和能量可以改变硅晶圆的导电性质。
(2) 离子注入离子注入是将选择好的离子通过离子注入机进行注入的过程。
离子注入机通过加速器将离子加速到一定的能量，并将其注入到硅晶圆中。
光刻与刻蚀工艺流程
光刻与刻蚀工艺流程光刻和刻蚀是半导体工艺中重要的步骤，用于制备芯片中的电路。
光刻是一种通过使用光敏剂和光刻胶来转移图案到硅片上的技术。
刻蚀则是指使用化学物质或物理能量来去除或改变表面的材料。
光刻工艺流程分为四个主要步骤：准备硅片、涂敷光刻胶、曝光和开发。
首先，准备硅片。
这包括清洗硅片表面以去除杂质和污染物，然后通过浸泡于化学溶液中或使用化学气相沉积等方法在硅片上形成一层光刻胶的基础层。
第二步是涂敷光刻胶。
将光刻胶倒入旋转涂胶机的旋转碟中，然后将硅片放置在碟上。
通过旋转碟和光刻胶的黏度控制，使光刻胶均匀地铺在硅片上。
光刻胶的厚度取决于所需的图案尺寸和深度。
第三步是曝光。
在光刻机中，将掩膜对准硅片，然后使用紫外线照射光刻胶。
掩膜是一个透明的玻璃或石英板，上面有所需的电路图案。
曝光过程中，光刻胶中的光敏剂会发生化学反应，使得光刻胶在被曝光的区域变得溶解性，而未被曝光的区域仍保持完整。
最后一步是开发。
在开发过程中，使用盐酸、溶液或者有机溶剂等化学溶液将未曝光的光刻胶从硅片上溶解掉。
溶解后就会出现光刻胶的图案，这相当于将掩膜中的图案转移到硅片上。
在完成开发后，再对硅片进行清洗和干燥的处理。
刻蚀工艺流程通常根据需要的深度和形状来选择不同的刻蚀技术。
常见的刻蚀技术有湿刻蚀和干刻蚀。
湿刻蚀是将硅片浸泡在一个含有化学溶液的反应槽中，溶液会去除不需要的材料。
刻蚀速度取决于化学溶液中的浓度和温度以及刻蚀时间。
湿刻蚀通常用于较浅的刻蚀深度和简单的结构。
干刻蚀是使用物理能量如等离子体来去除材料。
等离子体刻蚀分为反应离子束刻蚀(RIE)和电感耦合等离子体刻蚀(ICP)。
在等离子体刻蚀中，通过加热到高温的氩气等离子体释放离子，离子会以高速束流撞击竖立在硅片表面的物质，去除不需要的材料。
干刻蚀通常用于深刻蚀和复杂的纳米级结构。
在刻蚀过程中，为了保护不需要刻蚀的区域，通常会将硅片用光刻胶进行覆盖。
在刻蚀结束后，光刻胶可以去除，暴露出所需要的图案。
光刻与刻蚀工艺
光刻工艺的基本步骤
涂胶
将光刻胶涂敷在硅片表面，以形成 光刻胶层。
烘烤
通过烘烤使光刻胶层干燥并固化。
曝光
将掩膜版上的图形对准硅片上的光 刻胶层，并使用曝光设备将图形转 移到光刻胶上。
显影
使用显影液将曝光后的光刻胶进行 化学处理，使图形更加清晰地展现 出来。
光刻工艺的重要性
光刻工艺是半导体制造中的关键环节，直接影响芯片的制造 质量和性能。
非接触式光刻
投影式非接触
利用光学系统将掩膜板上的图像投影到光刻胶涂层上，优点是无需直接接触，缺点是难度较高，需要精确的控 制系统。
电子束光刻
利用电子束在光刻胶上直接曝光，优点是分辨率高、无需掩膜板，缺点是生产效率低。
投影式光刻
接触式投影
掩膜板与光刻胶涂层之间保持接触，通过投影系统将图像投影到光刻胶上，优点是操作简单、高效， 缺点是图像质量可能受到掩膜板损伤和光刻胶污染的影响。
涂胶/显影技术
01
02
03
涂胶
在晶圆表面涂上一层光敏 胶，以保护非曝光区域并 提高图像对比度。
显影
用适当的溶剂去除曝光区 域的光敏胶，以形成所需 的图案。
控制胶厚
保持胶厚均匀，以避免图 像的扭曲和失真。
烘烤与曝光技术
烘烤
通过加热去除晶圆表面的湿气，以提高光敏胶的灵敏度和图像质 量。
曝光
将掩模图像投影到光敏胶上，通过光化学反应将图像转移到晶圆 上。
扫描投影
利用扫描系统将掩膜板上的图像投影到光刻胶上，优点是分辨率高、生产效率高，缺点是需要精确的 控制系统和高质量的掩膜板。
03
光刻工艺中的关键技术
光学系统
紫外光源
产生短波长的光，以获得更好的分辨率和更来自的 特征尺寸。反射镜和透镜
半导体工艺流程简介
半导体工艺流程简介
《半导体工艺流程简介》
半导体工艺流程是指在半导体器件制造过程中所采用的一系列工艺步骤。
它包括了晶圆加工、器件制造和封装测试三个主要环节，每个环节又包含了不同的工艺步骤。
首先是晶圆加工。
这个过程包括了晶圆的清洁、去除氧化层、光刻、蚀刻、离子注入、扩散和沉积等步骤。
光刻是把芯片上的线路图案印制到光敏胶上，蚀刻是把芯片上不需要的部分去除，离子注入是通过向晶圆注入掺杂物改变材料的电子性质，扩散是在晶圆中扩散掺杂物，沉积则是在晶圆上沉积导体或绝缘体材料。
接下来是器件制造。
这个过程包括了制造晶体管、电容器、电阻器等器件，并将它们连接成一个完整的电路。
这个过程需要通过光刻、蚀刻、金属沉积、刻蚀、退火、金属化、绝缘层沉积等一系列工艺步骤完成。
最后是封装测试。
在这一步骤中，芯片被封装成一个完整的器件，并通过测试来检测器件的性能和质量。
封装是将芯片封装在塑料或陶瓷封装体内，并连接上引脚；测试则是通过测试设备对器件进行功能、可靠性和一致性等方面的测试。
总的来说，半导体工艺流程包含了各种化学、物理和电子工艺步骤，它是半导体器件制造的基础，对器件的性能和可靠性有
着重要的影响。
随着半导体技术的不断发展，工艺流程也在不断地更新和改进，以适应新的器件制造需求。
八个基本半导体工艺
八个基本半导体工艺随着科技的不断进步，半导体技术在各个领域得到了广泛的应用。
半导体工艺是半导体器件制造过程中的关键环节，也是半导体产业发展的基础。
本文将介绍八个基本的半导体工艺，分别是氧化、扩散、沉积、光刻、蚀刻、离子注入、热处理和封装。
一、氧化工艺氧化工艺是指在半导体晶片表面形成氧化层的过程。
氧化层可以增强晶片的绝缘性能，并且可以作为蚀刻掩膜、电介质、层间绝缘等多种用途。
常见的氧化工艺有湿法氧化和干法氧化两种。
湿法氧化是在高温高湿的环境中，通过将晶片浸泡在氧化液中使其表面氧化。
干法氧化则是利用高温下的氧化气体与晶片表面反应来形成氧化层。
二、扩散工艺扩散工艺是指将掺杂物质（如硼、磷等）通过高温处理，使其在晶片中扩散，从而改变晶片的导电性能。
扩散工艺可以用于形成PN结、调整电阻、形成源、漏极等。
扩散工艺的关键是控制扩散温度、时间和掺杂浓度，以确保所需的电性能。
三、沉积工艺沉积工艺是将材料沉积在半导体晶片表面的过程。
常见的沉积工艺有化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）两种。
CVD是利用化学反应在晶片表面沉积薄膜，可以实现高纯度、均匀性好的沉积。
而PVD则是通过蒸发、溅射等物理过程，在晶片表面形成薄膜。
四、光刻工艺光刻工艺是将光敏胶涂覆在晶片表面，然后通过光刻曝光、显影等步骤，将光敏胶图案转移到晶片上的过程。
光刻工艺是制造半导体器件的核心工艺之一，可以实现微米级甚至纳米级的图案制作。
五、蚀刻工艺蚀刻工艺是通过化学反应或物理过程将晶片表面的材料去除的过程。
蚀刻工艺可以用于制作电路的开关、互连线等。
常见的蚀刻方法有湿法蚀刻和干法蚀刻两种。
湿法蚀刻是利用化学溶液对晶片表面进行腐蚀，而干法蚀刻则是通过等离子体或离子束对晶片表面进行刻蚀。
六、离子注入工艺离子注入工艺是将掺杂离子注入晶片中的过程。
离子注入可以改变晶片的导电性能和材料特性，常用于形成源漏极、调整电阻等。
离子注入工艺需要控制注入能量、剂量和深度，以确保所需的掺杂效果。
半导体制程培训CMP和蚀刻
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半导体制造工艺流程
干法刻蚀
优点：各向异性好，选择比高，可控性、灵活性、重复性好， 细线条操作安全，易实现自动化，无化学废液，处理过程未引 入污染，洁净度高。
缺点：成本高，设备复杂。
干法刻蚀方式：①溅射与离子束铣蚀 ②等离子刻蚀（Plasma Etching） ③③高压等离子刻蚀 ④高密度等离子体（HDP）刻蚀 ⑤反应离子刻蚀（RIE）
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半导体制造工艺流程
单层金属IC的表面起伏剖面
顶层
氮化硅
Poly
n+
金属化前氧化层 侧墙氧化层 栅氧化层
垫氧 ILD
n+
场氧化层
氧化硅
Metal
氧化硅 Poly Metal
p+
p+
pห้องสมุดไป่ตู้ 外延层
n-阱 Metal
p+ 硅衬底
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半导体制造工艺流程
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半导体制造工艺流程
应用
化学机械抛光主要用于以下几个方面: ①深槽填充的平面化
②接触孔和过孔中的金属接头的平面化
③生产中间步骤中氧化层和金属间电介层的平面化
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半导体制造工艺流程
CMP技术的优点：
1．能获得全局平坦化； 2．各种各样的硅片表面能被平坦化； 3．在同一次抛光过程中对平坦化多层材料有用； 4．允许制造中采用更严格的设计规则并采用更多的互连层； 5．提供制作金属图形的一种方法。 6. 由于减小了表面起伏，从而能改善金属台阶覆盖； 7．能提高亚0.5微米器件和电路的可靠性、速度和成品率； 8．CMP是一种减薄表层材料的工艺并能去除表面缺陷； 9．不使用在干法刻蚀工艺中常用的危险气体。
半导体技术-蚀刻
蚀刻（ETCH）微影只是将光罩图案转移到光阻上，接下来利用这层光阻为罩幕（mask），以便对光阻下的薄膜或Si片进行选择性蚀刻或离子注入。
蚀刻即是利用化学反应或物理作用，把光阻上的图案转移到薄膜上。
蚀刻的机制，按发生顺序可概分为「反应物接近表面」、「表面氧化」、「表面反应」、「生成物离开表面」等过程。
所以整个蚀刻，包含反应物接近、生成物离开的扩散效应，以及化学反应两部分。
整个蚀刻的时间，等于是扩散与化学反应两部分所用时间的总和。
二者之中孰者所用时间较长，整个蚀刻快慢也卡在该者，故有「reaction limited」与「diffusion limited」两类蚀刻之分。
1．湿蚀刻最普遍、也是设备成本最低的蚀刻方法，主要有三方面因素影响蚀刻速率 (etching rate)：蚀刻液浓度、蚀刻液温度、及搅拌 (stirring) 的有无。
定性而言，增加蚀刻温度与加入搅拌，均能有效提高蚀刻速率，但浓度影响则较不明确。
一个选用湿蚀刻配方的重要观念是「选择性」(selectivity)，指进行蚀刻时，对被蚀物去除速度与连带对其他材质(如蚀刻掩膜「etching mask」或承载被加工薄膜基板「substrate 」) 的腐蚀速度之比值。
一个具有高选择性的蚀刻系统，应该只对被加工薄膜有腐蚀作用，而不伤及一旁蚀刻掩膜或其下的基板材料。
(1) 等向性蚀刻 (isotropic etching)大部分的湿蚀刻液均是等向性，换言之，对蚀刻接触点的任何方向腐蚀速度并无明显差异。
故一旦定义好蚀刻掩膜的图案，暴露出来的区域，便是往下腐蚀的所在；只要蚀刻配方具高选择性，便应当止于所该止之深度。
然而有鉴于任何被蚀薄膜皆有其厚度，当其被蚀出某深度时，蚀刻掩膜图案边缘的部位渐与蚀刻液接触，故蚀刻液也开始对蚀刻掩膜图案边缘的底部，进行蚀掏，这就是所谓的下切或侧向侵蚀现象(undercut)。
该现象造成的图案侧向误差与被蚀薄膜厚度同数量级，换言之，湿蚀刻技术因而无法应用在类似「次微米」线宽的精密制程技术！(2) 非等向性蚀刻 (anisotropic etching)湿蚀刻「选择性」观念，是以不同材料的受蚀快慢程度来说明。
半导体制造工艺中的光刻技术[课件]
![半导体制造工艺中的光刻技术[课件]](https://img.taocdn.com/s3/m/ef8124c90066f5335b812145.png)
接触式
光源
光学系统
接近式
投影式
掩膜版 光刻胶
硅片
三种光刻方式
光学各曝光方式及其利弊
接 触
优点：设备简单，分辨率较高
式
缺点：掩模版与晶片易损伤，成品率低
优点：掩模版寿命长，成本低
接近式
缺点：衍射效应严重，影响分辨率 非
接
触 式
全反射
优点：无像差，无驻波效应影响 缺点：数值孔径小，分辨率低
投影式
折射
– Step 3A 曝光后烘焙 : • g line, i line，减小驻波效应。 • DUV, 是光敏产酸物与聚合物链反应完成曝光过程的关键 工艺。
– Step 3B 湿化学显影: 溶解曝光区的光刻胶 – Step 3C DI 水漂洗: 结束显影 – Step 3D 显影检查: 对准校验和各种缺陷.
– 蚀刻: 用湿化学或者等离子来除去底层的没有覆盖光刻胶的薄 膜
– 离子注入 (not shown): 在没有覆盖光刻胶的区域注入掺杂杂质
photoresist
oxide
sisliicliocnonsusbusbtsrtartaete
oxide
基本工艺
• Step 5: 去除光刻胶:
– Step 5A: 去胶
• 返工: 如果确定有缺陷和其他问题 ，晶片并不需要废弃， 可以去除光刻胶,再重做。这个工艺对晶片几乎没有损害.
– Step 3E 后烘（坚膜）: • 目的：去除显影后胶层内残留的溶剂，使胶膜坚固，同时 提高粘附力和抗蚀。 • 烘烤条件100～140℃，10～30min。
基本工艺
• Step 4: 形成永久图案 (Etch or Implant)
• 目前使用的干法去胶和紫外光分解去胶 • 干法去胶与湿法去胶相比有以下优点:操作简单安全;过程中引入污染
光刻及刻蚀讲解
1.光刻胶的分辨率（Resolution ）
? 在光刻胶层能够产生的最小图形通常被作为 对光刻胶的分辨率。
? 产生的线条越小，分辨率越高。 分辨率不仅 与光刻胶本身的结构、性质有关，还与特定 的工艺有关，比如：曝光光源、显影工艺等。
? 正胶的分辨率较负胶好，一般 2μm以下工艺 用正胶
2.灵敏度S（Sensitivity ）
在固定时间内显影，看显影后留下的光刻胶厚度 ? 对比度高的光刻胶造成更好的分辨率
Df：完全溶解光刻胶所需的曝光剂量 D0：溶解光刻胶所需的阀值曝光剂量
4.粘附性
? 指的是对于液体光刻胶来说其流动特性的定量指标。 ? 与时间有关，因为它会在使用中随着光刻胶中溶剂
的挥发增加。
正胶和负胶的比较
? 正胶 a)分辨率高 小于1μm b)抗干法刻蚀能力强 c)较好的热稳定性
? 负胶 a)对某些衬底表面粘附性好 b)曝光时间短、产量高 c)工艺宽容度较高（显影液稀释度、温度等） d)价格较低（约正胶的三分之一）
光刻胶种类
负胶
? 曝光后变为不可溶 ? 显影时未曝光的部
分溶解于显影液 ? 图形与掩膜版相反 ? 分辨率较低 ? 含二甲苯，对环境、
正性光刻胶 —Positive Optical Resist
? 正胶的光化学性质
是从抗溶解到可溶
性。
? 正胶曝光后显影时 感光的胶层溶解了。
? 现有VLSI工艺都采
P.R用Βιβλιοθήκη 胶.负性光刻胶Negative Optical Resist
? 负胶的光化学性质 是从可溶性到不可 溶解。
? 负胶在曝光后发生 交链作用形成网络 结构，在显影液中 很少被溶解，而未 被曝光的部分充分 溶解。
半导体刻蚀工艺简介
半导体刻蚀⼯艺简介此保护膜可保护多晶硅的侧壁，进⽽形成⾮等向性刻蚀。
使⽤Cl2等离⼦体对多晶硅的刻蚀速率⽐使⽤F原⼦团慢很多，为兼顾刻蚀速率与选择⽐，有⼈使⽤SF6⽓体中添加SiCl4或CHCl3。
SF6的⽐例越⾼，刻蚀速率越快；⽽SiCl4或CHCl3的⽐例越⾼，多晶硅/SiO2的刻蚀选择⽐越⾼，刻蚀越趋向⾮等向性刻蚀。
除了Cl和F的⽓体外，溴化氢(HBr)也是⼀种常⽤的⽓体，因为在⼩于0.5µm的制程中，栅极氧化层的厚度将⼩于10nm，⽤HBr等离⼦体时多晶硅/SiO2的刻蚀选择⽐⾼于以Cl为主的等离⼦体。
4.⾦属的⼲法刻蚀⾦属刻蚀主要是互连线及多层⾦属布线的刻蚀，⾦属刻蚀有以下⼏个要求：⾼刻蚀速率(⼤于1000nm/min)；⾼选择⽐，对掩蔽层⼤于4:1，对层间介质⼤于20:1；⾼的刻蚀均匀性；关键尺⼨控制好；⽆等离⼦体损伤：残留污染物少；不会腐蚀⾦属。
①铝的刻蚀。
铝是半导体制备中最主要的导线材料，具有电阻低、易于淀积和刻蚀等优点。
铝刻蚀通常采⽤加⼊卤化物的氯基⽓体，最常⽤的是BCl3。
因为铝在常温下表⾯极易氧化⽣成氧化铝，氧化铝阻碍了刻蚀的正常进⾏，⽽BCl3可将⾃然氧化层还原、保证刻蚀的进⾏，⽽且BCl3还容易与氧⽓和⽔反应，可吸收反应腔内的⽔汽和氧⽓，从⽽降低氧化铝的⽣成速率。
1.4质量评价⼀、⼲法刻蚀的终点监测近⼏年发展起来的⼲法刻蚀⼯艺，为了提⾼刻蚀精度，深⼊研究刻蚀机理，实现刻蚀设备的⾃动化，需要解决⼯艺过程的监控问题，特别是精确控制刻蚀终点。
因为⼲法刻蚀的选择性不如湿法，终点监控不当极易造成过腐蚀，甚⾄破坏下层图形。
早期的监控⽅法是计时法。
假设被刻蚀材料的膜厚已知，先通过实验确定刻蚀速率，然后在⼯艺过程中，由计时确定终点。
但由于影响刻蚀速率的因素太多(如压⼒、温度、流量、⽓体配⽐等)，刻蚀速率难于重复(如前所述，对铝的等离⼦体刻蚀更是如此)，不能满⾜⼯艺要求。
表1-1⼏种等离⼦体刻蚀终点检测⽅法⼆、⼲法刻蚀的质量检测刻蚀⼯艺的最后⼀步是进⾏检查以确保刻蚀的质量，通常都是⽤⾃动检测系统进⾏的。
半导体的光刻工艺全过程，技术讲解
半导体的光刻工艺全过程，技术讲解光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。
主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。
光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。
光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。
主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。
其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。
光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning )光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。
光刻工艺过程一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。
1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking）方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮气保护）目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。
2、涂底（Priming)方法：a、气相成底膜的热板涂底。
HMDS蒸气淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染；b、旋转涂底。
缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS用量大。
目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。
3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating）方法：a、静态涂胶（Static）。
硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）；b、动态（Dynamic）。
低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。
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酸 气体
去光阻
蚀刻
连接导线的制作
光刻+刻蚀 开启电极接触窗口
蒸金，光刻+刻蚀 制作连接导线
窗口
光刻胶的曝光区
氧化层 photoresist 光刻胶层 oxide 氧化层 silicon substrate 硅衬底 硅衬底
光刻胶显影后的最终图形
光刻工艺
使用光敏材料（光刻胶）和可控制的曝
光在光刻胶膜层形成三维图形
在后续工艺(蚀刻)中,保护下面的材料
光刻工艺步骤
紫外光
HMDS
光刻胶
湿法和干法
刻蚀工艺
刻蚀工艺 —— 湿法
用液体化学剂（如酸，碱和溶剂等）
以化学方式去除Si表面的材料
刻蚀工艺 —— 干法
Plasma
把衬底表面曝露于气态的等离子体，等离子体与硅片
发生物理或/和化学反应，从而去掉曝露的表面材料。
亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法
显影液
曝光 去光阻液
显影
芯片制造技术中的
光刻、刻蚀工艺
INTRADUCTION
蚀工艺
光刻+蚀刻
最重要
决定着芯片的最小尺寸 制造时间的40-50% 制造成本的30%
玻璃模版
光刻
光刻胶膜
光化学反应
蚀刻
硅片
腐蚀
光刻工艺
光刻原理
紫外光 模版上的铬岛 光刻胶上的阴影
使光衰弱的被曝光区 岛
光刻胶层
模版
清洗+喷涂粘附剂
旋转涂胶
软烘
对准和曝光
曝光后烘焙
显影
坚膜烘焙
显影检查
光刻工艺
模板
涂胶
曝光
显影
光刻工艺 —— 显影后
Normal
Incomplete
under
over
光刻工艺 —— 显影后
蚀刻工艺
光刻胶上的IC设计图形
晶圆表面
腐蚀作用，从Si片表面去除不需要的材料，
如Si、SiO2，金属、光刻胶等