图形转移技术概要
纳米图形转移技术
Here comes your footer
Page 3
传统光刻技术遇到的困境:
最小特征线宽(Minimum Feature Size,MFS)决定不仅与曝光光源波长以及 光学系统有关,而且还与曝光材料等工艺细节有关:
MFS = k1λ / NA
Here comes your footer
Page 4
新一代光刻技术和纳米制造
曝光波长限制了光学光刻技术向更小尺寸器件的应 用,进入0.1μm以下的光刻必须采用新一代光刻技术,如 X射线光刻(XRL)、极紫外光刻(EUVL)、电子束光刻(EBL) 和离子束光刻(IBL)等。
但是由于短波长光源的获得,以及新的透镜材料、更高数字孔径 光学系统的加工,还有大部分材料都强烈的吸收深紫外而被破坏, 而且,光刻设备所花费的巨大成本,均成为了光刻技术的瓶颈。
Here comes your footer
热压印工艺
紫外压印工艺
Page 15
紫外压印一个新的发展,是提出了步进-闪 光压印,它可以达到10nm的分辨率。 紫外压印的工艺过程是:先将低粘度的 单体溶液滴在要压印的衬底上,用很低的压 力将模板压到园片上,使液态分散开并填充 模板中的空腔。紫外光透过模板背面辐照单 体,固化成型后,移去模板。最后刻蚀残留 层和进行图案转移,得到高深宽比的结构。 采用小模板的方式, 提高了在基板上大 面积压印转移的能力,降低了掩模板制造成 本,也降低了采用大掩模板(光刻胶厚度不 均匀)带来的误差。 另外,紫外压印相对于热压印来说,不 需要高温、高压的条件,可以廉价的在纳米 尺度得到高分辨率的图形。
IPL的缺点:液态金属离子源发射的离子具有较大的能量分散,而聚焦 离子束系统所采用的静电透镜具有较大的色差系数,色差会影响离子束聚 焦;由于离子的质量大,在感光胶中的曝光深度有限,故限制了离子束曝 光的应用范围。
超导HEB器件制备中的图形转移技术研究
Re e r h o te n r nse e h l g n s s a c fpa t r t a f r t c no o y i upe c nd tv r o uc i e HEB vc e a a i n de ie pr p r to
Ab t a t u ec n u t g HE xn e h oo y i t e b s a dd t tc n lg b v Hzb n .Ho O s c e sul sr c :S p ro d ci B miig tc n l g s h e tc n i ae e h o o a o e 1 n y T a d w t u c s fl y e c co—sr s te k yse t h mi r t p i h e tp i HEB d vc r p r t n h a e a ea d e e e r h o o t h mir i n e i ep e a ai .T e p p r v e p rs a c n h w t ec e o—s i o g o t p i HEB r n D vc r p r t n b k n s f L,l h g a h n E.W e c n r d te o t l e t o d t n a d a h e e t eg a h e ie p e a ai y ma ig u e o o EB i o rp y a d RI t o f me p i s n i o n c iv r p — i h ma t c i h i so B d v c  ̄t n frt ru h d e v siai n a d a ay i o L.1 h g a h n E c n i o s c fHE e i e r se o g e p i e t t n n l s EB a h n g o sf i o r p y a d RI o dt n . t i
光刻图形转移技术
光刻图形转移技术张永平;程越;卢吴越;谈嘉慧;赵高杰;刘益宏;孙玉俊;陈之战;石旺舟【摘要】通过对预烘、光刻胶旋涂、软烘焙、对准曝光、后烘、显影、坚膜的光刻工艺过程分析,主要介绍了光刻工艺中容易出现的问题及解决方法,并通过实验和分析得出了可靠的技术方案.【期刊名称】《上海师范大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(043)002【总页数】5页(P132-136)【关键词】光刻;光刻工艺;光刻胶【作者】张永平;程越;卢吴越;谈嘉慧;赵高杰;刘益宏;孙玉俊;陈之战;石旺舟【作者单位】上海师范大学数理学院,上海200234;上海师范大学数理学院,上海200234;上海师范大学数理学院,上海200234;上海师范大学数理学院,上海200234;上海师范大学数理学院,上海200234;上海师范大学数理学院,上海200234;上海师范大学数理学院,上海200234;上海师范大学数理学院,上海200234;上海师范大学数理学院,上海200234【正文语种】中文【中图分类】TN290 引言光刻机是微电机系统(MEMS)与微光学器件(MOD)的完美结合,引发了一场微型化革命,从而使半导体芯片、电子器件和集成电路向着更高集成度方向发展.而光刻技术是芯片制造的关键,决定了芯片的最小尺寸[1].IC制造具有复杂的工艺链:晶圆制备、电路制造、封装等,其中电路制造过程最为复杂,包括气相沉积、光刻、刻蚀、离子注入、扩散和引线等.决定IC特征尺寸大小的关键和瓶颈技术就是其中的光刻环节.IC特征尺寸的变化与光刻技术的发展关系遵从着著名的摩尔定理[2-3].随着IC特征尺寸的减小,采用的曝光方式从接触式、接近式到投影式;光源从436、365、248 nm到193 nm;数值孔径从0.35、0.45、0.55、0.60到0.70 [4].当特征尺寸小于100 nm时,现有的工艺和光源都必须再次更新,如离轴照明技术、相移掩模技术、浸没透镜技术等作为目前提高光刻分辨率的新技术正被研究和应用,但提高仍然有限.为了更进一步提高光刻分辨率,延长光学光刻寿命,一系列下一代的光学光刻技术,包括x射线、离子束投影、无掩模、电子束投影和电子束直写等已被提出和研究[5-7].这些技术的共同特点是:寻求波长更短的光源;依旧采用光学光刻机理;阻挠光刻分辨率的半波长效应仍然存在;使用这些光源不仅本身具有相当大的技术难度和基础理论问题,而且在光学透镜系统的研制、掩模制造工艺、光刻工艺及资金投入等方面都在难度和数量上呈指数上升.因而,如何提高光刻工艺技术,探索更加优良的工艺方法成为了当前优化光刻图形、提高最小分辨率的研究趋势.光刻图形转移过程中,参数选取稍有不同,将引起光刻图形质量的严重变化,因而必须通过科学合理的设计实验,获得最佳光刻参数.1 实验实验中使用的光刻胶为陶氏化学SPR995,正胶;光刻机是中国科学院光电技术研究所设计的I线接触式光刻机.选用2英寸蓝宝石衬底,经过划片、清洗、烘干后,进行光刻图形转移技术研究.首先在蓝宝石衬底上外延SiO2保护层或金属蒸发层,再利用匀胶机旋涂一层均匀的光刻胶.其中,匀胶6 s,甩胶20 s,匀胶机转速分别为500r/min和2 500 r/min,胶膜层均匀,粘附良好,表面无颗粒无划痕.前烘,将衬底放在90℃的加热板上烘焙,前烘15 s,使胶膜内溶剂充分地挥发掉,使胶膜干燥,增加胶膜与SiO2或金属膜之间的粘附性和提高胶膜的耐磨性,不沾污掩模板,只有干燥的光刻胶才能充分进行光化学反应.接下来就是曝光,接触式曝光法,在专用的光刻机上,它包括“定位”和“曝光”两部分.预热紫外光灯(高压汞灯)使光源稳定,将光刻掩模板安装在支架上,使有图形的玻璃面向下,并把涂有光刻胶的蓝宝石衬底片放在可微调的工作台上,胶面朝上,在显微镜下仔细调节微动装置,使掩模板上的图形与样片相应的位置准确套合,复查是否对准,按下曝光,曝光15 s,取出已曝光的样品.在90℃条件下后烘15 s,然后显影,将曝光后的样品放进准备好的显影液中,将未感光部分的光刻胶溶除,以获得腐蚀时所需要的、有抗蚀剂保护的图形;显影40 s后,取出来漂洗,氮气吹干;接下来进行转移后的图形检查,保证光刻质量.坚膜,显影时光刻胶胶膜易发生软化、膨胀,显影后必须进行坚固胶膜的工作,坚固后可以使胶膜与SiO2层或金属蒸发层之间粘贴得更牢,以增强胶膜本身的抗蚀能力.坚膜后进行化学腐蚀或是干法刻蚀,将无光刻胶复盖的氧化层或金属蒸发层刻蚀掉,而有光刻胶覆盖的区域保存下来;得到理想的图形以后,去除覆盖在衬底表面的保护胶膜,一般使用化学试剂使其胶膜碳化脱落.用浓硫酸煮两遍使胶膜碳化脱落、冷却、用去离子水冲洗净. 最后检查光刻转移图形质量.图1 光刻图形转移步骤2 结果与分析根据光源的强弱、光源与衬底的距离、光刻胶性能和光刻图形尺寸大小选择曝光时间.一般情况下,先试曝光一片,显影后检查一下表面,看其图形是否清晰.(a) 曝光不足:光刻胶反应不充分,显影时部分胶膜被溶解,显微镜下观察胶膜发黑,如图2所示;(b) 而图3是由于曝光时间过长:使不感光部分的边缘微弱感光,产生“晕光”现象,边界模糊,出现皱纹.光强为9 MW时,曝光时间选择8~15 s[8]得到的图形质量最高. 图2 曝光不足图3 曝光时间过长如图4,曝光时间的不合理同样影响光刻转移的图形质量.曝光时间短,使显影困难;曝光时间过长,显影后图形轮廓粗糙甚至脱胶.在曝光之后要对样品进行后烘处理,如果后烘的温度变化大且温区不均匀,容易使胶膜产生“热斑”造成曝光、显影不彻底而出现小岛之类的缺陷或者使胶膜的抗蚀性变差.显影过后,对样品冲洗不彻底还会使图形边缘出现锯齿缺陷.此外,试验工作人员的净化服处理不干净、工作环境净化条件差等,也会引入点缺陷.实验环境湿度太大,前烘不足,显影时间太长,很容易出现浮胶,引起胶膜脱落,如图5所示.图4 曝光不合理图5 脱胶现象图6是在光学显微镜下放大2 000倍的照片,观察到的光刻损伤主要是驻波效应(stand wave effect).在光刻胶曝光的过程中,透射光与反射光(在基底或者表面)之间会发生干涉.这种相同频率的光波之间的干涉,在光刻胶的曝光区域内出现相长相消的条纹.光刻胶在显影后,在侧壁会产生波浪状的不平整.经过反复试验,得到了解决方案:(a) 在光刻胶内加入染色剂,降低干涉现象;(b) 在光刻胶的上下表面增加抗反射涂层(ARC,Anti-Reflective Coating);(c) 延长后烘(PEB,Post Exposure Baking)和硬烘(HB,Hard Baking)时间.由于光刻掩模胶由高分子材料组成,当将其由液态的胶旋涂在样片上,加工形成薄膜后,使用台阶仪测量其厚度在100 nm左右,而且胶膜中会经常产生针孔,如图7所示.在工艺过程中它会使光刻掩模胶覆盖下的材料在不该腐蚀掉的地方留下针孔,影响器件整体结构的完整性,从而引起器件的漏电、短路、特性变坏等不良后果.它的分布通常也是随机的,其密度与胶的品种、粘度、涂层厚度以及显影、冲洗时间和样片表面状况有关.胶膜越薄、粘度越小、显影冲洗时间越长或衬底片表面沾污越严重,针孔密度就越大,掩模胶的抗蚀能力也越差.需要通过基片清洗、掩模板清洗和增加胶膜厚度等方法解决[9].图6 驻波现象图7 针孔现象如图8所示,曝光处理后的图形质量很差,部分区域显影过度.这与涂敷光刻胶的均匀性、平整度以及光刻机曝光的均匀性都有很大的关系.解决这一工艺问题,先调整光刻胶的旋涂方法,再调节曝光时间、显影液浓度及显影时间来避免光刻转移图形质量差的问题.图8 过显影现象图9 合理光刻工艺的圆柱图形从图10的电子显微镜图片和图11的AFM图片来看,可以知道衍射条纹的深度(膜厚)、宽度,亦表征了光刻胶表面的平整度以及光刻切面立度.光刻胶的黏度比较大,也会导致表面的不平整[10].图10 合理光刻工艺的光栅图形图11 合理光刻工艺的光栅AFM图形3 结论光刻图形转移技术是未来发展纳米电子器件、纳米芯片的关键技术,是一种图形技术与图形刻蚀工艺相结合的综合性工艺,是平面工艺中至关重要的一步,其工艺质量是影响器件稳定性、可靠性及成品率的关键因素之一.所以,稳定可靠的光刻工艺是当前亟需技术,本研究针对当前存在的普遍技术难题给出了解决方案.参考文献:[1] 简祺霞,王军,袁凯,等.光刻工艺中关键流程参数分析[J].微处理机,2011,32(6):13-17.[2] LEEDS A R,VNAKEUERN E R,DUSRT M E,et al.Integration of microfluidic and microoptical elements using single-mask photolithographicstep[J].Sensors and Actuators A,2004,115(2-3):571-580.[3] WONG W H,LIU K K,CHAN K S,et al.Polymer device for photonic applications[J].Journal of Crystal Growth,2006,288(1):100-104.[4] 丁玉成,刘红忠,卢秉恒,等.下一代光刻技术——压印光刻[J].机械工程学报,2007,43(3):1-7.[5] BERNARD F.Advanced optical lithography development,from UV to EUV[J].Microelectronic Eng,2002,61(62):11-24.[6] 成立,王振宇,朱漪云.制备纳米级ULSI的极紫外光刻技术[J].半导体技术,2005,30(9):28-33.[7] RICHARD H S,DONALD W S.Extreme Ultraviolet Lithography[J].IEEE Journal of Quantum Electronics,1998,16(6):694-699.[8] 郑金红.光刻胶的发展及应用[J].精细与专用化学,2006,14(16):24-30.[9] 汪继芳.光刻工艺稳定性研究[J].集成电路通讯,2005,23(1):38-40.[10] 邓涛,李平,邓光华.光刻工艺中缺陷来源的分析[J].半导体光电,2005,26(3):229-231.。
集成电路基础
第四节 集成电路的生产过程
一、集成电路制造过程 1、示意图: 设 计 掩模板 单晶 材料
芯片 制造
装 配
检 测
图2-1集成电路制造过程示意图
二、平面工艺技术框图
图象转移
生成 保护 膜
确定 工作 窗口
开设 窗口
渗入 杂质
图2-2
平面工艺基本框图
二、典型双极工艺制造过程 (以PN结隔离技术)
1. 双极NPN晶体管的截面图
二、集成电路的优点及主要性能
优点:体积小、能耗低、价廉、性能好。
集成度:每块集成电路芯片中包含的元器件数目 优值(功耗延迟积):是指电路的延迟时间与功 耗相乘。
特征尺寸:通常是指集成电路中半导体器件的最 小尺度。
第二节 集成电路的分类
一、按结构分:
1、单片集成电路: 双极型: NPN PNP 速度快、驱动能力、 功耗大、 成度低 MOS型:PMOS、NMOS、CMOS能耗低、 输入阻抗、高抗干扰强、集成度高 BiMOS型:兼有二者优点,但工艺复杂
集成电路设计基础
BASIC IC DESIGN
本课程的主要内容及要求
一、本课程的教学目的 1、掌握有关集成电路设计和生产过程中的 基本概念; 2、对集成电路的设计、生产过程的基本知 识有一个比较系统、全面的了解和认识; 3、熟悉集成电路的设计方法及常用电路组 件的功能分析、设计和应用;
4、学习利用CAD工具PSPICE进行器件级 的模拟电路设计; 5、学习基于在系统可编程技术的系统 级的数字集成电路设计。 二、主要内容及要求 1、了解集成电路的生产过程,主要是芯 片加工工艺,结合一种典型的集成加工工艺 过程,对各种工序在整个工艺流程中的作用 和意义有全局性的认识,并掌握一些重要工 艺的概念和作用,安排在第二章集成电路制 造工艺中介绍。
纳米压印技术概述
随着科技的进步和发展,人们从理论和实验研究中发现,当许多材料被加工为具有纳米尺度范围的形状时,会呈现出与大块材料完全不同的性质。
这些特异的性质向人们展现了令人兴奋的应用前景。
而在开发超大规模集成电路工艺技术的过程中,人们已经开发了一些能够进行纳米尺度加工的技术,例如电子束与X射线曝光,聚焦离子束加工,扫描探针刻蚀制技术等。
但这些技术的缺点是设备昂贵,产量低,因而产品价格高昂。
商用产品的生产必须是廉价的、操作简便的,可工业化批量生产的、高重复性的;对于纳米尺度的产品,还必须是能够保持它所特有的图形的精确度与分辩率。
针对这一挑战,美国“明尼苏达大学纳米结构实验室”从1995年开始进行了开创性的研究,他们提出并展示了一种叫作“纳米压印”(nanoimprint lithography) 的新技术[1]。
纳米材料在电子、光学、化工、陶瓷、生物和医药等诸多方面的重要应用而引起人们的高度重视.一纳米材料的概述:从分子识别、分子自组装、吸附分子与基底的相互关系、分子操作与分子器件的构筑,并通过具体的例证加以阐述,包括在STM 操作下单分子反应有机小分子在半导体表面的自指导生长; 多肽-半导体表面特异性选择结合.生物分子/无机纳米组装体、光驱动多组分三维结构组装体、DNA 分子机器。
所谓纳米材料指的是具有纳米量级从分1~100 nm 的晶态或非晶态超微粒构成的分子识别走向分子信息处理和自组织作用的固体物质。
纳米压印技术具有产量高、成本低和工艺简单的优点,是纳米尺寸电子器件的重要制作技术。
纳米压印技术主要包括热压印、紫外压印(含步进—闪光压印)和微接触印刷等。
本文首先描述了纳米压印技术的基本原理,然后介绍了传统纳米压印技术的新进展,如气压辅助纳米压印技术、激光辅助压印技术、静电辅助纳米压印技术、超声辅助纳米压印技术和滚轴式纳米压印技术等。
最后特别强调了纳米压印的产业化问题。
我们希望这篇综述能够引起国内工业界和学术界的关注,并致力于在中国发展纳米压印技术。
图形转移工艺、光刻工艺和掺杂工艺
图形转移工艺、光刻工艺和掺杂工艺
尽管不同的半导体表面处理工艺有所不同,但都通过改变表面结构
来提高微结构表面性能。
下面介绍三种表面处理技术:图形转移工艺、光刻工艺和掺杂工艺。
一、图形转移工艺
图形转移技术是从一块化学稳定的基片上转移图形模型的技术,它可
以在表面形成各种微结构。
该工艺主要通过物理性质转换,一层层的
制造出来一个复杂的结构膜。
图形转移技术的主要优势在于可重复性强,因为其工艺成功率高且能够生成一致的纳米结构和形状,可以用
来制造各种新型电子元件。
二、光刻工艺
光刻技术是利用紫外光能量将特定材料转化为特定形状和尺寸的技术。
这种技术采用均匀的光束,然后照射到特定的光稳定的模板或基片上,可以形成特殊的图形。
光刻技术的优势在于可以用于制造小型和复杂
的微电子器件,其技术成熟度较高,因此常用在制造空间小、形状复
杂的微结构上。
三、掺杂工艺
掺杂是指在半导体特定位置掺入不同的物质,以获得适宜的特性,提
升器件特性。
掺杂工艺分为内掺杂和表面掺杂两种,采用优化的材料、化学反应和热处理,调制半导体表面,以满足特定功能。
使用掺杂工艺,可以在表面形成各种微结构,大大提升表面特性,从而生产新型
电子元件。
以上是图形转移工艺、光刻工艺和掺杂工艺的简介。
它们是半导体表
面处理工艺的重要技术,为微结构技术的发展提供了坚实的基础。
结
合先进的集成电路设计技术,它们将在未来大大改观智能电子产品的
设计与制造。
半导体工艺与制造技术习题答案(第五章)
第五章图形转移1.典型的光刻工艺主要有哪几步?简述各步骤的作用。
涂胶:在衬底上涂布一层光刻胶前烘:蒸发光刻胶中的溶剂对准:保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准曝光:使光刻胶产生化学反应而变性曝光后烘烤:减少驻波效应;激发化学增强光刻胶的PAG产生的酸与光刻胶上的保护基团,发生反应并移除基团使之能溶解于显影。
显影:显影液溶剂溶解掉光刻胶中软化部分,将图形从掩膜版转移到光刻胶上坚膜:完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂,提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下表面的能力,进一步增强光刻胶与硅片表面之间的粘附性,减少驻波效应显影检查:检查图形是否对准,临界尺寸及表面是否良好2.光刻对准标记中RA,GA,FA分别是什么?它们有什么用?投影机-掩膜版对准标记(Retical Alignment,RA)在投影掩膜版的左右两侧,与安装在步进机机身上的对准标记对准。
整场对准标记(Global Alignment,GA)在第一次曝光时被光刻在硅片左右两边,被用于每个硅片的粗对准。
精对准标记(Fine Alignment,FA)每个场曝光时被光刻,用于每个硅片曝光场和投影掩膜版的对准调节。
3.什么是光刻胶的对比度?它对曝光图形产生什么样的影响?光刻胶的对比度()是对光刻胶完全曝光所需要的最小剂量和光刻胶不发生曝光效果所允许的最大剂量比例的函数,表征的是曝光并显影后从曝光区域到非曝光区域的图形侧壁陡峭程度。
对比度越大,显影后光刻胶侧壁越陡峭,图形越明晰。
4.什么是光刻中常见的表面反射和驻波效应?如何解决?穿过光刻胶的光会从晶圆片表面反射出来,从而改变投入光刻胶的光学能量。
当晶圆片表面有高度差时,表面反射会导致线条缺失,无法控制图形,这就是表面反射和驻波效应。
解决方法:改变沉积速率以控制薄膜的反射率;避免薄膜表面高度差,表面平坦化处理(CMP);光刻胶下涂覆抗反射的聚合物(Anti-reflect coating,ARC)5.简述电子束光刻的光栅扫描方法和矢量扫描方法有何区别。
以项目为导向的“图形转移技术”实验教学案例设计
以项目为导向的“图形转移技术”实验教学案例设计
宋琳琳;柯丁宁;况婷;李玉峰
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2024(43)5
【摘要】针对材料专业人才培养需求和微电子制造技术实验的特点,设计了一个以LED芯片封装项目为对象,以图形转移技术为依托的实验教学案例。
通过对该案例的实验内容、实施过程、课程思政设计等多方面研讨,展开对图形转移技术实验案例的研究与探索。
以一个封装支架的制造贯穿整个实验过程,综合运用电子材料、工艺制造设备、测量设备,构建完善的实验流程,以期提升学生利用理论知识解决实际问题的能力,增强学生对电子材料理论知识的理解,打造一个电子材料实践应用平台,促进学科交叉融合教学建设。
【总页数】5页(P188-191)
【作者】宋琳琳;柯丁宁;况婷;李玉峰
【作者单位】哈尔滨工业大学(深圳)实验与创新实践教育中心;哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】G642.4
【相关文献】
1.“案例教学”与“项目驱动”相结合的教学法——图形图像专业《室内外效果图设计》课程教学探讨
2.基于典型机械产品案例《计算机图形学与CAD技术》课程
实验教学方法与实践探索3.基于虚拟仿真技术的绿色建筑设计实验教学平台研究——以安徽建筑大学建筑设计虚拟仿真实验教学项目为例4.核心素养导向的项目化学习案例设计与实践--以“为家乡设计一座纯碱厂”为例5.问题导向及虚拟仿真模式下大学计算机实验教学案例设计与探索
因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
第七章+沉积法图形转移技术
第七章沉积法图形转移技术将曝光或压印形成的有机聚合物纳米图形结构转移到各种功能材料上,是微纳米加工技术的重要组成部分。
主要内容1.简介2.薄膜沉积技术3.溶脱剥离法4.电镀法5.嵌入法6.模板法7.喷墨打印法8.掠角沉积法(一)简介以上各章介绍的曝光技术和压印技术,主要形成了基于光刻胶或抗蚀剂等有机聚合物材料的微纳米结构,其功能是作为掩模,帮助形成衬底材料的微纳米结构。
之后,需要将曝光或压印形成的有机聚合物材料微纳米结构转移到衬底材料来。
这种图形转移技术主要分为两大类:沉积法图形转移和刻蚀法图形转移。
(二)薄膜沉积技术◆蒸发◆溅射◆溶胶-凝胶法◆化学气相沉积◆原子层沉积◆分子束外延化学气相沉积(CVD)技术(一种广为应用的制膜方法)CVD技术的关键是,找到合适的气相化合物作为源材料。
化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)把含有构成薄膜元素的一种或者几种化合物气体供给衬底,借助气相作用或在衬底上的化学反应生成所需薄膜。
例如:用硅烷SiH4来制备硅薄膜(SiH4 = Si +4H)气体分解方式(1) thermal deposition(2) plasma deposition(3) photon (laser, UV) deposition其技术特征在于:(1)高熔点物质能够在低温下合成(2)可以制备多种薄膜材料各种CVD技术等离子体增强化学气相沉积(PECVD)是利用由输入射频功率源产生的等离子体裂解反应前驱物的CVD工艺,其主要优点是可以降低基片温度,并可精确控制化学剂量比,实现薄膜的原价掺杂。
热丝化学气相沉积(HWCVD)是利用由高温热丝来分解反应前驱物的CVD工艺,其主要优点是可以降低基片温度,沉积速率快。
激光诱导化学气相沉积(LCVD)是利用激光束的能量分解反应前驱物的CVD 工艺。
根据对激光束的控制,既可进行大面积的薄膜沉积,也可进行微米范围的局部微区沉积。
图形变换概述
0 1 ty
100÷÷÷÷÷÷÷÷÷
(x',y') (x,y)
0
辽宁师范大学计算机与信息技术学院 宋传鸣
X
《计算机图形学》
平移变换的特性
二维图形变换 平移是不产生变形而移动物体的刚体变换,物体上
图形变换概述 的每个点移动相同的坐标
几何变换
直线的平移是将平移方程加到线的每个端点上
平移变换
平移变换 旋转变换 放缩变换 错切变换
关于原点的对称变换 关于直线y=x的对称变换 关于直线y= –x的对称变换
对称变换 复合变换
视象变换
(-x,y) Y(x,y)
视窗变换
(y,x)
(-y,-x)
X
辽宁师范大学计算机与信息技术学院 宋传鸣
(-x,-y) (x,-y)
《计算机图形学》
旋转变换的特性
二维图形变换 旋转是一种不变形地移动物体的刚体变换,物体上
图形变换概述 的所有点旋转相同的角度
几何变换
直线段旋转是将每个端点旋转指定的旋转角
平移变换 旋转变换 放缩变换
多边形的旋转则是将每个顶点旋转指定的旋转角 曲线的旋转则是旋转控制取样点
0 -1 0
100÷÷÷÷÷÷÷÷
(xⅱ y
1)= (x
y
1)骣 ççççççç桫100
0 -1 0
100÷÷÷÷÷÷÷÷
Y (x,y)
X
辽宁师范大学计算机与信息技术学院 宋传鸣
(x,-y)
《计算机图形学》
对称(Mirror)变换
二维图形变换 关于Y轴进行对称变换的解析表示
图形变换概述
x'= –x
纳米集成电路制造工艺(第2版)pdf
纳米集成电路制造工艺(第2版)
一、制造工艺基础
纳米集成电路制造工艺是基于微电子学原理,通过一系列复杂的物理和化学过程,将设计好的电路结构精确地制造出来。
这个过程中,每个步骤都必须严格控制,以保证最终产品的性能和可靠性。
二、薄膜制备技术
薄膜制备是制造工艺中的重要环节,它决定了集成电路的基本性能。
目前,主要的制备技术包括化学气相沉积、物理气相沉积和外延生长等。
这些技术可以根据需要,制备出不同材料、不同厚度的薄膜。
三、图形转移技术
图形转移是将设计好的电路图形转移到半导体衬底上的过程。
这个过程中,光刻技术是最关键的技术,它决定了电路的精度和分辨率。
目前,高级光刻技术如EUV光刻、纳米压印光刻等已经成为主流。
四、掺杂与离子注入
掺杂是将杂质原子引入半导体材料中的过程,以改变材料的导电性质。
离子注入是实现掺杂的一种方法,它通过将杂质离子加速到足够高的能量,然后注入到材料中。
这个过程对控制杂质分布和浓度非常重要。
五、刻蚀与平坦化
刻蚀是将不需要的材料去除的过程,平坦化是减小材料表面粗糙度的过程。
这两个过程对于实现精细的电路结构和保证电路性能至关重要。
先进的刻蚀和平坦化技术如等离子刻蚀、化学机械平坦化等已经被广泛应用。
六、金属化与互连
金属化是形成电路导线的关键过程,互连是将不同层次的电路连接起来的过程。
这个过程中,需要选择合适的金属材料和工艺条件,以保证导线的导电性能和可靠性。
印制板图形转移工艺技术及品质控制
般 压 力设定 为4 k / m 。 ~6 g c
( )温度 2
根 据千 膜使 用的 类型 、性 能 、环境 温度 和湿 度的 不
喷砂处理 硫酸双氧水处理 硫酸过硫酸盐处理
01- .1 . 02 6 01 . 6 0 3
同 ,贴 膜 温度 也 略有不 同 。贴 膜温 度过 高 ,千膜 图像 变 脆 ,耐 电镀性 能差 ;贴 膜温 度过 低 ,千 膜与 铜表面 粘 附 不 牢 ,在 显影或 电镀过程 中 ,膜 易其 翘甚 至 脱落 。一般
整 ,并 根 据 印制 板 的 厚 度 调 至 千 膜易 贴 、 贴牢 、无 皱 折 。通 常 ,压力 调整 好后 可 固定使 用 ,无须 经 常调 整 。
一
平均粗度 ( c n ) Mio s r
02 0 5 ~ 3 02~ . . 02 1 7 01~ . 08 7 1
( )传输 速度 :1 ±02 mi a . .m/ n 5
( )蚀铜 量 :1 ~ .g 2 6 0 m2 b . 1 / 0 c 1 5
( )微 蚀 药水温 度 :3 C 6±3 。C
微 蚀药 水压 力 :1 . 6±02b r . a
( d)磷 酸温 度 :3 0±3 。C
23定位 .
雹点 :子度高能 导板的伤 刷硬过可会致面损。 是
工艺 条件 如下 : ( )磨 板 速度 :1 ~ .m/ n a . 20 mi 0
( )烘 干温 度 :8 ~ 0 。C b 0 10
( )磨痕 阔度 :1 ~ 5 C 0 1 mm
6 8
( )双面板 1 双面 印制 板 一般 采用 人工 目视 定位 。
维普资讯
…
…
・
高精密度平行光曝光机图形转移技术
a it omo e2 i2 ll ecp ct.twa c iv i a n ie n rvd d as o gtc nc l bl yt v m l mi i a a i I i / n y st ahe eabg l pt f el sa dpo ie t n e h ia o e oi n r
1 前 言
目前 电子行业 中P B 路制 作的 图形转 移 曝光 设 C线 备 大多数 为 非平行 光 ,属于 散射 光源 ,照射 角度 一 般 为 3 1。角 ,致使 图形 转移 失真 ,对 于精度 要求 高 。- 5 的高密 度 电路板 及液 晶显 示板 ,加 工精度 达 不到高 端
半导体工艺与制造技术习题答案(第五章)
第五章图形转移1.典型的光刻工艺主要有哪几步?简述各步骤的作用。
涂胶:在衬底上涂布一层光刻胶前烘:蒸发光刻胶中的溶剂对准:保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准曝光:使光刻胶产生化学反应而变性曝光后烘烤:减少驻波效应;激发化学增强光刻胶的PAG产生的酸与光刻胶上的保护基团,发生反应并移除基团使之能溶解于显影。
显影:显影液溶剂溶解掉光刻胶中软化部分,将图形从掩膜版转移到光刻胶上坚膜:完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂,提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下表面的能力,进一步增强光刻胶与硅片表面之间的粘附性,减少驻波效应显影检查:检查图形是否对准,临界尺寸及表面是否良好2.光刻对准标记中RA,GA,FA分别是什么?它们有什么用?投影机-掩膜版对准标记(Retical Alignment,RA)在投影掩膜版的左右两侧,与安装在步进机机身上的对准标记对准。
整场对准标记(Global Alignment,GA)在第一次曝光时被光刻在硅片左右两边,被用于每个硅片的粗对准。
精对准标记(Fine Alignment,FA)每个场曝光时被光刻,用于每个硅片曝光场和投影掩膜版的对准调节。
3.什么是光刻胶的对比度?它对曝光图形产生什么样的影响?光刻胶的对比度()是对光刻胶完全曝光所需要的最小剂量和光刻胶不发生曝光效果所允许的最大剂量比例的函数,表征的是曝光并显影后从曝光区域到非曝光区域的图形侧壁陡峭程度。
对比度越大,显影后光刻胶侧壁越陡峭,图形越明晰。
4.什么是光刻中常见的表面反射和驻波效应?如何解决?穿过光刻胶的光会从晶圆片表面反射出来,从而改变投入光刻胶的光学能量。
当晶圆片表面有高度差时,表面反射会导致线条缺失,无法控制图形,这就是表面反射和驻波效应。
解决方法:改变沉积速率以控制薄膜的反射率;避免薄膜表面高度差,表面平坦化处理(CMP);光刻胶下涂覆抗反射的聚合物(Anti-reflect coating,ARC)5.简述电子束光刻的光栅扫描方法和矢量扫描方法有何区别。
刻蚀法图形转移技术
➢ 碱类腐蚀液对硅的各向异性腐蚀使控制掩模图形变得格外 困难,因为最终腐蚀的图形不一定是初始的设计图形。对 于(100)晶面的硅片,有4个(111)面与(100)面相交 呈54.74°夹角,且这4个(111)面彼此垂直。因此用一个 矩形掩模腐蚀总是可以得到一个矩形开口,尽管矩形槽的 边壁不是垂直的,如果掩模图形的边缘不与晶面重合,则 腐蚀所得到的图形会偏离原来的掩模的图形
32
图 8-3-1 平板电极辉光放电系统与放电区电位分布 33
☆反应器组成部分: ✓ (1)真空系统——一个密闭的反应腔,附带一套真空泵
来实现压力控制。腔内压力通常维持在微米汞柱范围 ✓ (2)气体流动控制系统——实现气体的循环。将反应的
特定气体供进来,将反应的特定的挥发性气体派出去 ✓ (3)驱动系统——可以采用不同的动力源,如射频、直
☆等离子体产生:射频电源有阴极端经电容耦合输入,阳极 接地。在阴极与阳极间的射频电场作用下,空间初始的少量 电子被加速获得能量与气体碰撞,导致气体原子被电离。电 离的气体原子释放出更多自由电子,导致更多气体原子被电 离,因此产生一种“雪崩效应”。随着气体分子的大量电离 气体由最初的绝缘状态变为导电状态,有电流通过,并在阴 极与阳极间形成电场。同时空间的自由电子也会不断的与气 体离子碰撞复合,恢复为气体原子。最终达到平衡空间形成 等离子体,气体离子恢复到原子态会以光子的形式释放能量 ,产生辉光,产生等离子体的过程也叫辉光放电过程。
➢ 另一种化学腐蚀液EDP对二氧化硅的腐蚀速率很低,一般比 KOH低100倍。如果用二氧化硅做掩模,则可以用EDP做腐蚀 液,EDP还有一个特点是对硅的掺杂浓度特别敏感
18
图 8-2-7 KOH在(100)晶 面的腐蚀效率
图 8-2-8 用硅体微加 工制作薄膜支撑框架的
图像风格迁移方法的研究与应用
图像风格迁移方法的研究与应用摘要:图像风格迁移是计算机视觉领域的一个热门研究课题。
它旨在将一幅图像的风格迁移到另一幅图像上,从而创造出独特的艺术效果。
本文将介绍图像风格迁移的研究背景、常用方法以及在实际应用中的一些案例。
1.引言随着计算机科学和人工智能的快速发展,图像处理技术变得越来越成熟,图像风格迁移作为其中的一个重要研究方向,引起了广泛关注。
它能够将抽象艺术风格应用到现实图像中,为用户提供个性化的图像处理体验。
2.研究背景图像风格迁移的研究源于艺术家们的创造力和想象力。
他们通过手工绘画来创造出具有独特风格的艺术作品。
而计算机科学家们希望能够通过算法实现自动化的风格迁移,为图像处理领域带来创新。
3.常用方法图像风格迁移的研究中出现了多种不同的方法。
以下是其中一些常见的方法:3.1 基于优化的方法基于优化的图像风格迁移方法通常通过最小化输入图像与目标风格图像之间的距离,来实现风格迁移。
这种方法需要定义一个损失函数,计算图像之间的差异并进行优化。
经典的方法包括风格迁移网络(Style Transfer Network),它使用卷积神经网络来实现图像风格迁移。
3.2 基于神经网络的方法近年来,深度学习的发展给图像风格迁移带来了革命性的突破。
基于神经网络的方法通过训练一个神经网络模型,将输入图像转化为具有目标风格的图像。
这种方法的优势在于它能够学习到风格的高级特征,并且生成的结果更加自然。
4.应用案例图像风格迁移方法在实际应用中有着广泛的应用。
以下是一些典型案例:4.1 艺术创作图像风格迁移可以被应用于艺术创作领域。
艺术家可以通过将不同风格的图像进行融合,来创造出独特的艺术作品。
这种方法能够为艺术家提供更多的创作灵感和可能性。
4.2 视觉效果增强图像风格迁移方法可以用于电影、广告等视觉效果的增强。
通过改变图像的风格,可以创造出独特的视觉效果,提升观众的体验和感知。
4.3 图像编辑图像风格迁移方法也可以用于图像编辑中。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
人工组装技术
扫描探针技术
自组装技术
Here comes your footer
Page 20
扫描探针技术
扫描探针显微镜不仅仅可以让科学家观察原子世界,它们也可以利用针尖和 表面原子、分子的相互作用力来操纵单个原子、单个分子或者用来制备表面纳米 结构,即谈针尖可以沿着表面移动纳米粒子并使其重新排列,说制作的纳米图形 特征线宽可以达到单个原子的宽度。 操作模式主要包括横向操作和纵向操作。
Here comes your footer
热压印工艺
紫外压印工艺
Page 15
紫外压印一个新的发展,是提出了步进-闪 光压印,它可以达到10nm的分辨率。 紫外压印的工艺过程是:先将低粘度的 单体溶液滴在要压印的衬底上,用很低的压 力将模板压到园片上,使液态分散开并填充 模板中的空腔。紫外光透过模板背面辐照单 体,固化成型后,移去模板。最后刻蚀残留 层和进行图案转移,得到高深宽比的结构。 采用小模板的方式, 提高了在基板上大 面积压印转移的能力,降低了掩模板制造成 本,也降低了采用大掩模板(光刻胶厚度不 均匀)带来的误差。 另外,紫外压印相对于热压印来说,不 需要高温、高压的条件,可以廉价的在纳米 尺度得到高分辨率的图形。
光学平面印制工艺分为两步:掩 膜的制备和图形的转移。
Here comes your footer
Page 3
传统光刻技术遇到的困境:
最小特征线宽(Minimum Feature Size,MFS)决定不仅与曝光光源波长以及 光学系统有关,而且还与曝光材料等工艺细节有关:
MFS = k1λ / NA
Here comes your footer
Page 4
新一代光刻技术和纳米制造
曝光波长限制了光学光刻技术向更小尺寸器件的应 用,进入0.1μm以下的光刻必须采用新一代光刻技术,如 X射线光刻(XRL)、极紫外光刻(EUVL)、电子束光刻(EBL) 和离子束光刻(IBL)等。
但是由于短波长光源的获得,以及新的透镜材料、更高数字孔径 光学系统的加工,还有大部分材料都强烈的吸收深紫外而被破坏, 而且,光刻设备所花费的巨大成本,均成为了光刻技术的瓶颈。
纳米结构的图形转移技术
纳米结构的图形转移技术
物理方法
传统方法
化学方法
光学光刻技术
图形转移技术
非光刻图形制备技术
纳米结构的自组装技术
Here comes your footer
Page 2
传统的光学光刻技术
光刻是制造半导体器件和集成电路 微图形结构的关键工艺技术,思路起源 于印制技术中的照相制版,属于平面工 艺。
Here comes your footer
Page 22
1993年Eigler等在Cu(111) 表面上成功地移动了101个吸附 的铁原子,写成中文的“原子 ”两个字,这是首次用原子写 成的汉字,也是最小的汉字。
Here comes your footer
Page 23
中国科学院北京真空物理实验室的研究人员于1993年底至1994年初,以超 真空扫描隧道显微镜(STM)为手段,在Si重构表面上开展了原子操纵的研究 ,取得了世界水平的成果。他们在室温下,用STM的针尖,并通过针尖与样品 之间的相互作用,把硅晶体表面的原子拨出,从而在表面上形成一定规则的图 形,如“中国”等字样,这些沟槽的线宽平均为2 nm,是当时在室温时,人们 在Si表面“写”出的最小汉字。凹陷的地方是原子被拨出后显示的深黑色沟槽 ,凸起的亮点是散落的原子形成的,显白色。
Here comes your footer
Page 8
离子束光刻技术
离子束光刻(IPL)的研究始于20世纪70年代,它是将离子源 (气体或液 态金属)发出的离子通过多极静电离子透镜,将掩模图像缩小后聚焦于涂有 抗蚀剂的片子上 ,进行曝光和步进重复操作。
IPL的优点:离子束曝光基本上不存在邻近效应,故有比电子束光刻更 高的分辨力;在同样能量下,感光胶对离子的灵敏度要比电子高数百倍。
Here comes your footer
Page 21
移动过程中第一个垂直的STM 操作是由Eigler完成的,他在液氦温 度线移动35个Xe原子在单晶Ni(110 )表面过程了最小的IBM公司商标
下图是48个Fe原子在Cu (111)表面构成的一个量子 围栏,围栏说构成的量子阱诱 导表面电子的量子限域效应, 从而在图中可以观察到电子波 的驻波现象。
IPL的缺点:液态金属离子源发射的离子具有较大的能量分散,而聚焦 离子束系统所采用的静电透镜具有较大的色差系数,色差会影响离子束聚 焦;由于离子的质量大,在感光胶中的曝光深度有限,故限制了离子束曝 光的应用范围。
Here comes your footer
Page 9
原子光刻技术
原子光刻技术(AL)是贝尔实验室G.Timp等人最早提出的,它是利用激 光梯度场对原子的作用力来改变原子束流在传播过程中的密度分布,使 原子按一定规律沉积在基板上,在基板上形成纳米级的条纹、点阵或所 需要 的特定图案。 AI 的优点:原子呈 中性 ,不像电子和离子那样容易受到电荷的影响 ,因而具有极高的分辨力 ;原子的德布罗意波长非常短,其衍射极限比 常规光刻所用的紫外光 的衍射极限小很多。
光学光刻的进展示意图
Here comes your footer
Page 11
非光刻图形技术
(1)纳米压印技术和软刻印技术
代替物理的光和电子源,利用一块橡胶聚合物作为工具,采用日常所见 的印刷、模锻、模铸和压印等力学过程来制造纳米结构,称之为软刻印技术( Soft Lighography)和纳米压印技术(Nano-Imprint Lithography,NIL) 。 (2)扫描探针技术 彻底抱起自上而下的手段,采用自底而上的人工组装方法,也就是从 移动原子或者分子的开始组装并构建纳米功能结构,最成功的是STM微分 析技术发展而来的扫描探针技术。
Here comes your footer Page 24
Nano-imprint lithography: Templates, imprinting and wafer pattern transfer
W.J. Dauksher *, N.V. Le, E.S. Ainley, K.J. Nordquist, K.A. Gehoski,S.R. Young, J.H. Baker, D. Convey, P.S. Mangat Motorola Labs, Embedded Systems Research, 2100 E. Elliot Road, MD: EL-317, Tempe, AZ 85284, USA
2
3
4
Here comes your footer
Page 6
几种电子束曝光系统的性能
Here comes your footer
Page 7
极紫外光刻和X射线光刻
采用波长在0.1~10nm的X射线或者波长在10~70nm的软X射线(即紫外光)进行 光刻,缩小特征线宽的极限; 传统的透镜对极紫外光不是透明的,也不能聚焦X射线,而其能量辐射会很快地 破坏掩模和透镜用的材料; 最显著的特点是采用Mo/ Si多层材料构成布拉格反射器,而非传统光学光刻中的 球面透镜,用做掩模的材料是可以吸收极紫外线的TaN,Cr,W等; XRL的优点:高分辨力;大焦深和大像场等;分辨力可达40nm,它可用于UL-SI、 纳米加工和 MEMS等。XRL的缺点:采用大型的、昂贵的同步加速器,巨额耗 资,对量产IC工艺难以接受;高集成的1倍掩模版难制作;与光学光刻机相比, 生产效率极低。 制作所需的设备将是非常昂贵
它可以大批量重复性地在大面积上制备纳米图形结构,并且所制成的高 分辨率图案具有相当好的均匀性和重复性。该技术还有制作成本低、简单易 行、效率高等优点。 纳米压印技术主要包括热ห้องสมุดไป่ตู้印技术和紫外压印技术。
Here comes your footer
Page 14
热塑性聚合物:PMMA等 Tg以上
保持足够的模压时 间,施加足够的模 压压力,使聚合物 填充满模腔。 透明印章: 石英玻璃印章(硬模) 或PMMA印章(软模) 聚合反应而 固化成型 等固化完全时再 脱模,脱模要小 心,防止用力过 度而使模具损伤
Here comes your footer
Page 12
软刻印技术
软刻印术主要有两钟 :微接触印刷法、毛细管 微模制法。 微接触印刷法是由 Whitesides等人于1993年 提出的。它的主要思想是 使用具有纳米图案的弹性 印章将自组织单分子膜印 到基片上。 用毛细管微模制法制 作纳米图形结构,也要像 微接触印刷法那样 ,先制 作浅浮雕式母板并且由母 板制作PDMS印章,但在 这里不称其为印章而称为 铸模更合适。 微接触印刷法的工艺流程图
生产中常采用步进-闪光纳米压印技术
Here comes your footer Page 16
Here comes your footer
Page 17
(a) SiO2压模被用12次后的SEM 照片
(b)用(a)压模压成的聚合物图案的SEM照片
Here comes your footer
Page 18
式中: k1是为工艺因子 ; λ为曝光波长 ;NA 为投 影光刻物镜的数值孔径。
1)降低工艺因子(k1): OAI(离轴照明)、PSM(移相掩模)及OPC( 光学邻近效应校正)等 2)缩短曝光波长(λ) : 436nm(g线) → 365nm(i线) → 248nm(KrF) →193nm(ArF) → 157nm →NGL(下一代光刻术) 3)提高物镜的数值孔径(NA): 非浸没式:0.28→0.42→0.48→0.60→0.68 →0.75→0.78→0.82 →0.85(极限) 浸没式:1.3(2003) →1.44(04-06) →1.64(2007)