半导体工艺之光刻+刻蚀
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半导体工艺之光刻+刻蚀
整理版
3.1概述
刻蚀
半导体制作工艺
镀膜 掺杂
封装
整理版
光刻 刻蚀 物理气相淀积 化学气相淀积
氧化 扩散掺杂 离子注入掺杂
线焊 倒装焊 TSV
生活的中类半导体工艺
掩膜+腐蚀
掩膜+光照
溅射+电镀
整理版
光刻中….
整理版
整理版
微纳器件需要怎样的加工环境？
50 um
100 um
整理版
导入—PN结的制作
扩散：在扩散方法中，没有被SiO2保护
的半导体表面暴露在相反型态的高浓度杂 质中。杂质利用固态扩散的方式，进入半 导体晶格。在离子注入时，将欲掺杂的杂 质离子加速到一高能级，然后注入半导体 内。 SiO2可作为阻挡杂质扩散或离子注 入的阻挡层。在扩散或离子注入步骤之后， p-n结已经形成，如图(d)所示。由于被注 入的离子横向扩散或横向散开(lateral straggle，又译横向游走)的关系，P型区 域会比所开的窗户稍微宽些。
√ 服整理好； ◆戴口罩时可以露出鼻子。
√
整理版
戴口罩时可以 露出鼻子
◆工作服穿戴步骤及注意事项
√
第二步：戴上工帽； 注意事项：
◆需要把纽扣扣好 ◆不能有头发外露。
头发外露
整理版
◆工作服穿戴步骤及注意事项
√
第三步：穿戴工衣； 注意事项：
◆工帽需要被工衣完 全覆盖
◆需要扣好纽扣。
工帽外露，纽扣没有 扣好
整理版
导入—光刻和刻蚀
图形转移(pattern transfer)是微电子工艺的重要基础，其作用是使器件和 电路的设计从图纸或工作站转移到基片上得以实现，我们可以把它看作是一个在 衬底上建立三维图形的过程，包括光刻和刻蚀两个步骤。
光刻 (lithography，又译图形曝光 )：使用带有某一层设计几何图形的掩模 版(mask)，通过光化学反应，经过曝光和显影，使光敏的光刻胶在衬底上形成三 维浮雕图形。将图案转移到覆盖在半导体晶片上的感光薄膜层上(称为光致光刻 胶、光刻胶或光阻，resist，简称光刻胶)的一种工艺步骤。
√
√
整理版
√ √
◆其他注意事项
◆有污渍的工作服要及时清洗
◆脏的工鞋要及时清洗
◆不可以在工作服上随便乱涂写
整理版
√
◆干净洁白的工作服
为什么要学习光刻？
导入Leabharlann BaiduPN结的制作
氧化：高品质SiO2的成功开发，是推动硅(Si)
集成电路成为商用产品主流的一大动力。一般说来， SiO2可作为许多器件结构的绝缘体，或在器件制 作过程中作为扩散或离子注入的阻挡层。如在p-n 结的制造过程中， SiO2薄膜可用来定义结的区域。 图 (a)显示一无覆盖层的硅晶片，正准备进行氧化 步骤。在氧化步骤结束后，一层SiO2就会均匀地 形成在晶片表面。为简化讨论，图 (b)只显示被氧 化晶片的上表层。
整理版
导入—PN结的制作
金属薄膜沉积：在扩散或离子
注入步骤之后，欧姆接触和连线在接着 的金属化步骤完成[图 (e)]。金属薄膜可 以用物理气相淀积和化学气相淀积来形 成。光刻步骤再度用来定义正面接触点， 如图 (f)所示。一相似的金属化步骤可用 来定义背面接触点，而不用光刻工艺。 一般而言，低温(≤500。C)的退火步骤 用来促进金属层和半导体之间的低电阻 接触点。随着金属化的完成，p-n结已经 可以工作了。
整理版
1. 准备硅片（清洗）+喷涂粘附剂
整理版
2. 喷涂粘附剂（HMDS 六甲基二硅胺）
整理版
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第四步：穿戴工裤、工鞋； 注意事项：
◆选用合适的工鞋，穿工鞋时 不能踩到鞋跟。
√
踩
到
鞋
跟
整理版
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第五步：戴好乳胶手套； 注意事项： ◆乳胶手套分大（L)、中 (M)、小(S)，请选用尺寸 合适的手套
√
乳 胶
手
套
尺
寸
过
大
整理版
◆穿戴流程示意图
整理版
导入—PN结的制作
刻蚀氧化层： 图 (a)为显影
后的晶片。晶片再次于120℃～180 ℃ 之间烘烤20min，以加强对衬底的附着 力和即将进行的刻蚀步骤的抗蚀能力。 然后，使用缓冲氢氟酸作酸刻蚀液来移 除没有被光刻胶保护的氧化硅表面，如 图4(b)所示。最后，使用化学溶剂或等离 子体氧化系统剥离(stripped)光刻胶。图 (c)显示光刻步骤之后，没有氧化层区域 (一个窗户)的最终结果。晶片此时已经完 成准备工作，可接着用扩散或离子注入。 步骤形成p-n结。
整理版
导入—PN结的制作
光刻：技术被用来界定p-n结的几何形状。在形成
SiO2之后。利用高速旋转机，将晶片表面旋涂一层对紫 外光敏感的材料，称为光刻胶(photo-resist)。将晶片从 旋转机拿下之后[图 (c)]，在80C～100C之间烘烤。以驱 除光刻胶中的溶剂并硬化光刻胶，加强光刻胶与晶片的 附着力。如图 (d)所示，下一个步骤使用UV光源，通过 一有图案的掩模版对晶片进行曝光。对于被光刻胶覆盖 的晶片在其曝光的区域将依据光刻胶的型态进行化学反 应。而被暴露在光线中的光刻胶会进行聚合反应，且在 刻蚀剂中不易去除。聚合物区域在晶片放进显影剂 (developer)后仍然存在，而未被曝光区域(在不透明掩模 版区域之下)会溶解并被洗去。
术的进步。
光学曝光
遮蔽式曝光 投影式曝光
曝光方式
非光学曝光
电子束曝光 X 射线曝光 超紫外光曝光
整理版
离子束曝光
半导体微纳工艺之-光刻工艺
光刻工艺的重要性： a. 微/光电子制造需进行多次光刻； b. 耗费总成本的30％； c. 最复杂、最昂贵和最关键的工艺。
整理版
准备光刻胶（光刻胶的保存）
低温黑暗条件下保存
0.01 um-5 um
粉尘 ： 1-100 um 灰尘 ： 2-100 um 雾霾 ： > 10um
整理版 什么是 PM2.5？
超净间的组成及注意事项
更衣间
风淋室
工作间1
工作间2
传递仓
整理版
整理版
超净服的穿戴
整理版
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第一步：戴上口罩； 注意事项：
◆穿戴前把头发扎好，衣
刻蚀：在光刻胶或者阻挡层的掩蔽下，根据需要形成微图形的膜层不同，采 用不同的刻蚀物质和方法在膜层上进行选择性刻蚀。
整理版
半导体微纳工艺之-光刻工艺
光刻（lithography）是以一种被称为光刻胶的光敏感聚
合物为主要材料的照相制版技术。集成电路发明至今，
电路集成度提高了六个数量级以上，主要归功于光刻技
整理版
3.1概述
刻蚀
半导体制作工艺
镀膜 掺杂
封装
整理版
光刻 刻蚀 物理气相淀积 化学气相淀积
氧化 扩散掺杂 离子注入掺杂
线焊 倒装焊 TSV
生活的中类半导体工艺
掩膜+腐蚀
掩膜+光照
溅射+电镀
整理版
光刻中….
整理版
整理版
微纳器件需要怎样的加工环境？
50 um
100 um
整理版
导入—PN结的制作
扩散：在扩散方法中，没有被SiO2保护
的半导体表面暴露在相反型态的高浓度杂 质中。杂质利用固态扩散的方式，进入半 导体晶格。在离子注入时，将欲掺杂的杂 质离子加速到一高能级，然后注入半导体 内。 SiO2可作为阻挡杂质扩散或离子注 入的阻挡层。在扩散或离子注入步骤之后， p-n结已经形成，如图(d)所示。由于被注 入的离子横向扩散或横向散开(lateral straggle，又译横向游走)的关系，P型区 域会比所开的窗户稍微宽些。
√ 服整理好； ◆戴口罩时可以露出鼻子。
√
整理版
戴口罩时可以 露出鼻子
◆工作服穿戴步骤及注意事项
√
第二步：戴上工帽； 注意事项：
◆需要把纽扣扣好 ◆不能有头发外露。
头发外露
整理版
◆工作服穿戴步骤及注意事项
√
第三步：穿戴工衣； 注意事项：
◆工帽需要被工衣完 全覆盖
◆需要扣好纽扣。
工帽外露，纽扣没有 扣好
整理版
导入—光刻和刻蚀
图形转移(pattern transfer)是微电子工艺的重要基础，其作用是使器件和 电路的设计从图纸或工作站转移到基片上得以实现，我们可以把它看作是一个在 衬底上建立三维图形的过程，包括光刻和刻蚀两个步骤。
光刻 (lithography，又译图形曝光 )：使用带有某一层设计几何图形的掩模 版(mask)，通过光化学反应，经过曝光和显影，使光敏的光刻胶在衬底上形成三 维浮雕图形。将图案转移到覆盖在半导体晶片上的感光薄膜层上(称为光致光刻 胶、光刻胶或光阻，resist，简称光刻胶)的一种工艺步骤。
√
√
整理版
√ √
◆其他注意事项
◆有污渍的工作服要及时清洗
◆脏的工鞋要及时清洗
◆不可以在工作服上随便乱涂写
整理版
√
◆干净洁白的工作服
为什么要学习光刻？
导入Leabharlann BaiduPN结的制作
氧化：高品质SiO2的成功开发，是推动硅(Si)
集成电路成为商用产品主流的一大动力。一般说来， SiO2可作为许多器件结构的绝缘体，或在器件制 作过程中作为扩散或离子注入的阻挡层。如在p-n 结的制造过程中， SiO2薄膜可用来定义结的区域。 图 (a)显示一无覆盖层的硅晶片，正准备进行氧化 步骤。在氧化步骤结束后，一层SiO2就会均匀地 形成在晶片表面。为简化讨论，图 (b)只显示被氧 化晶片的上表层。
整理版
导入—PN结的制作
金属薄膜沉积：在扩散或离子
注入步骤之后，欧姆接触和连线在接着 的金属化步骤完成[图 (e)]。金属薄膜可 以用物理气相淀积和化学气相淀积来形 成。光刻步骤再度用来定义正面接触点， 如图 (f)所示。一相似的金属化步骤可用 来定义背面接触点，而不用光刻工艺。 一般而言，低温(≤500。C)的退火步骤 用来促进金属层和半导体之间的低电阻 接触点。随着金属化的完成，p-n结已经 可以工作了。
整理版
1. 准备硅片（清洗）+喷涂粘附剂
整理版
2. 喷涂粘附剂（HMDS 六甲基二硅胺）
整理版
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第四步：穿戴工裤、工鞋； 注意事项：
◆选用合适的工鞋，穿工鞋时 不能踩到鞋跟。
√
踩
到
鞋
跟
整理版
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第五步：戴好乳胶手套； 注意事项： ◆乳胶手套分大（L)、中 (M)、小(S)，请选用尺寸 合适的手套
√
乳 胶
手
套
尺
寸
过
大
整理版
◆穿戴流程示意图
整理版
导入—PN结的制作
刻蚀氧化层： 图 (a)为显影
后的晶片。晶片再次于120℃～180 ℃ 之间烘烤20min，以加强对衬底的附着 力和即将进行的刻蚀步骤的抗蚀能力。 然后，使用缓冲氢氟酸作酸刻蚀液来移 除没有被光刻胶保护的氧化硅表面，如 图4(b)所示。最后，使用化学溶剂或等离 子体氧化系统剥离(stripped)光刻胶。图 (c)显示光刻步骤之后，没有氧化层区域 (一个窗户)的最终结果。晶片此时已经完 成准备工作，可接着用扩散或离子注入。 步骤形成p-n结。
整理版
导入—PN结的制作
光刻：技术被用来界定p-n结的几何形状。在形成
SiO2之后。利用高速旋转机，将晶片表面旋涂一层对紫 外光敏感的材料，称为光刻胶(photo-resist)。将晶片从 旋转机拿下之后[图 (c)]，在80C～100C之间烘烤。以驱 除光刻胶中的溶剂并硬化光刻胶，加强光刻胶与晶片的 附着力。如图 (d)所示，下一个步骤使用UV光源，通过 一有图案的掩模版对晶片进行曝光。对于被光刻胶覆盖 的晶片在其曝光的区域将依据光刻胶的型态进行化学反 应。而被暴露在光线中的光刻胶会进行聚合反应，且在 刻蚀剂中不易去除。聚合物区域在晶片放进显影剂 (developer)后仍然存在，而未被曝光区域(在不透明掩模 版区域之下)会溶解并被洗去。
术的进步。
光学曝光
遮蔽式曝光 投影式曝光
曝光方式
非光学曝光
电子束曝光 X 射线曝光 超紫外光曝光
整理版
离子束曝光
半导体微纳工艺之-光刻工艺
光刻工艺的重要性： a. 微/光电子制造需进行多次光刻； b. 耗费总成本的30％； c. 最复杂、最昂贵和最关键的工艺。
整理版
准备光刻胶（光刻胶的保存）
低温黑暗条件下保存
0.01 um-5 um
粉尘 ： 1-100 um 灰尘 ： 2-100 um 雾霾 ： > 10um
整理版 什么是 PM2.5？
超净间的组成及注意事项
更衣间
风淋室
工作间1
工作间2
传递仓
整理版
整理版
超净服的穿戴
整理版
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第一步：戴上口罩； 注意事项：
◆穿戴前把头发扎好，衣
刻蚀：在光刻胶或者阻挡层的掩蔽下，根据需要形成微图形的膜层不同，采 用不同的刻蚀物质和方法在膜层上进行选择性刻蚀。
整理版
半导体微纳工艺之-光刻工艺
光刻（lithography）是以一种被称为光刻胶的光敏感聚
合物为主要材料的照相制版技术。集成电路发明至今，
电路集成度提高了六个数量级以上，主要归功于光刻技