光刻技术研究

编号：

河南大学2010届本科毕业论文

光刻技术研究

论文作者姓名：张永攀

作者学号：1023009650

所在学院：物理院

所学专业：电子信息科学与技术

导师姓名：谷城

导师职称：讲师

2014 年 4 月 25 日

光刻技术研究

摘要

光刻技术是集成电路制造中至关重要的一环，同时光刻技术的发展速度也在一定程度上决定了集成电路更新换代的周期，因此对光刻技术的研究对于集成电路的发展进程就显得尤为关键。本文首先讲述了光刻技术的含义以及它在集成电路制造工艺中的作用和地位，给读者一个直观的感受，然后具体介绍了光刻技术主要用到的设备和材料并且一一阐释了光刻的每个步骤，并结合每个步骤探讨未来可能会出现改进的地方，最后从理论和可实现性两方面结合自己的理解预测未来光刻技术的走向，试着找到最有可能实现大规模生产的新的工艺技术。

关键词：光刻技术，重要作用，流程，发展方向

Abstract

Lithography is a vital part of the integrated circuit , at the same time, the speed of the development of lithography technology determines the integrated circuit upgrade cycle to a certain extent, so studying lithography process is particularly critical in the development of integrated circuit. First, this article tells us the definition of lithography and its role and status in the integrated circuit process to give the readers an intuitive feeling, then it introduced equipment and materials of lithography in detail and illustrates the each step of lithography, then combined with the steps to explore where it can be improved. Finally, from the two aspects of theory and reality it predicts the future lithography combined with own understanding, and try to find the new technology which most likely to achieve mass production.

Keywords: Lithography,important role, process, direction

1、绪论 (6)

1.1集成电路 (6)

1.2光刻 (7)

2、光刻技术的实现 (8)

2.1光刻所需的设备和材料 (8)

2.1.1 硅 (8)

2.1.2光刻机 (9)

2.2光刻技术的操作流程 (11)

2.2.1硅片清洗烘干 (11)

2.2.2涂底 (11)

2.2.3旋转涂胶 (11)

2.2.4软烘 (11)

2.2.5边缘光刻胶的去除 (11)

2.2.6对准 (11)

2.2.7曝光 (11)

2.2.8后烘 (12)

2.2.9显影 (12)

2.2.10硬烘 (13)

3、光刻技术的具体应用（以N阱CMOS工艺为例） (13)

3.1 N阱制作 (13)

3.1.1.在p衬底上进行n阱注入 (13)

3.1.2.曝光 (14)

3.1.3,n阱注入 (15)

3.2.有源区的形成 (15)

3.3,生成多晶栅 (16)

4、光刻技术面临的挑战 (21)

4.1 光学光刻的物理极限 (21)

4.1.1降低工艺因子K1 (21)

4.1.2 提高数值孔径 (21)

4.1.3 缩短曝光波长 (21)

5、结论 (22)

6、参考文献 (22)

7、致谢 (22)

1、绪论

集成电路（integrated circuit）是一种微型电子器件或部件，它不仅在工、民用电子设备如收录机、电视机、计算机等方面得到广泛的应用，同时在军事、通讯、遥控等方面也得到广泛的应用。集成电路制造时利用研磨、抛光、氧化、扩散、光刻、外延生长、蒸发等一整套平面工艺技术，把一个电路中所需的晶体管、二极管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块或几小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个管壳内，成为具有所需电路功能的微型结构。其中光刻技术是集成电路制造中最关键的，因为光刻确定了器件的关键尺寸，而尺寸又是集成电路中最重要的参数之一。

1.1集成电路

集成电路是微电子领域发展过程中的一个里程碑。其发明者为杰克·基尔比（基于锗的集成电路）和罗伯特·诺伊思（基于硅的集成电路）。当今半导体工业大多数应用的是基于硅的集成电路。

集成电路或称微电路（microcircuit）、微芯片（microchip）、芯片（chip）在电子学中是一种把电路（主要包括半导体装置，也包括被动元件等）小型化的方式，并通常制造在半导体晶圆表面上。它具有体积小，重量轻，引出线和焊接点少，寿命长，可靠性高，性能好等优点，同时成本低，便于大规模生产。用集成电路来装配电子设备，其装配密度比晶体管可提高几十倍至几千倍，设备的稳定工作时间也可大大提高。