光刻与刻蚀工艺
集成电路制造工艺之光刻与刻蚀工艺
任意粒子曝光的最高的分辨率
关于光束的线宽限制，对其他的粒子束同样适用。任何粒子束都具有波动性，即 德布罗意物质波，其波长λ与质量m、动能E的关系描述如下。粒子束的动能E为
其动量p 粒子束的波长
E 1 mV 2 2
phmV 2mE
由此，用粒子束可得到的 最 细线h 条为
、对比度
为了测量光刻胶的对比度，将一定厚度的光刻胶膜在不同的辐照剂量下曝光，然 后测量显影之后剩余光刻胶的膜厚，利用得到的光刻胶膜厚-曝光剂量响应曲线进行 计算就可以得到对比度。
光刻胶的对比度：不同的光刻胶膜厚-曝光剂量响应曲线的外推斜率。
Y2 Y1
X2 X1 光刻胶的对比度会直接影响到曝光后光刻胶膜的倾角和线宽。
根据对比度定义， Y2＝0，Y1=1.0，X2＝log10Dc，X1＝ log10Do。
正胶的对比度
p
1 log10 (Dc
Do )
Dc为完全除去正胶膜所需要的最小曝光剂量， Do为对正胶不产生曝光效果所允许的最大曝光剂量。
光刻胶的侧墙倾斜
在理想的曝光过程中，投到光刻胶上的辐照区域应该 等于掩模版上的透光区域，在其他区域应该没有辐照能 量。
显影方式与检测
目前广泛使用的显影的方式是喷洒方法。 可分为三个阶段： ①硅片被置于旋转台上，并且在硅片表面上喷洒显影液； ②然后硅片将在静止的状态下进行显影； ③显影完成之后，需要经过漂洗，之后再旋干。
喷洒方法的优点在于它可以满足工艺流水线的要求。
显影之后，一般要通过光学显微镜、扫描电镜(SEM)或者激光系统来检查图形的 尺寸是否满足要求。
8.3、光刻胶的基本属性
光学光刻胶通常包含有三种成份： ①聚合物材料(树脂)：附着性和抗腐蚀性 ②感光材料：感光剂 ③溶剂：使光刻胶保持为液态
光刻与刻蚀工艺流程
光刻与刻蚀工艺流程光刻和刻蚀是微电子加工过程中常用的两个工艺步骤。
光刻用于创建芯片上的图案，而刻蚀则用于移除不需要的材料。
以下是光刻和刻蚀的工艺流程。
光刻工艺流程：1.沉积光刻胶：首先，在硅片上沉积一层光刻胶。
这是一个具有高度选择性和可重复性的光敏聚合物材料，能够在曝光过程中改变化学性质。
2.乾燥和前处理：将光刻胶乾燥，然后对其进行前处理，例如去除表面的污垢和残留物。
3.涂布光刻胶：用涂胶机将光刻胶均匀地涂布在硅片的表面。
4.烘烤：将涂覆有光刻胶的硅片进行烘烤，以去除溶剂并使光刻胶层变得坚硬和耐久。
5.对位：将掩模对位仪对准硅片上的光刻胶层，确保光刻胶上的图案与所需的芯片图案完全一致。
6.曝光：通过紫外线照射机将光传递到光刻胶上，使其形成与掩模图案相同的图案。
7.显影：使用显影液处理光刻胶，显影液会将未曝光的部分光刻胶溶解掉，只留下曝光过的部分。
刻蚀工艺流程：1.腐蚀栅极：首先，通过化学腐蚀将栅极区域的金属材料去除，只保留未覆盖的部分，以便后续步骤。
2.沉积绝缘层：然后，在晶圆上沉积一层绝缘层材料，用以隔离电路的不同层次。
3.涂胶和曝光：使用同样的光刻胶工艺，在绝缘层表面涂覆光刻胶，并将掩模对位仪对准绝缘层上的光刻胶层。
4.显影：通过显影液处理光刻胶，保留所需的图案，暴露绝缘层。
5.刻蚀绝缘层：使用化学腐蚀或物理刻蚀技术，将未被光刻胶保护的绝缘层材料去除，使其与下方的层次保持相同的图案。
6.清洗和检验：最后，对晶圆进行清洗，以去除残留的光刻胶和刻蚀剂。
然后，对刻蚀图案进行检验，确保其质量和精确度。
这就是光刻和刻蚀的工艺流程。
通过这些步骤，可以在微电子芯片上创建复杂的电路和结构，以实现功能丰富的科技产品。
光刻与刻蚀工艺流程ppt
硅片准备
涂胶种类
根据光刻掩膜版的要求，选择合适的涂胶材料。
涂胶厚度
控制涂胶的厚度，一般要求均匀、无气泡、无杂质。
涂胶
曝光方式
根据光刻掩膜版图形设计要求，选择合适的曝光方式。
曝光时间
控制曝光时间，保证光刻胶充分反应且不过度曝光。
曝光
显影液选择
根据光刻胶的性质，选择合适的显影液。
控制显影时间
显影时间要适当，以充分溶解光刻胶，同时避免损伤硅片表面。
纳米科技领域需要借助光刻和刻蚀技术来制造纳米级结构，从而进一步探索纳米世界的奥秘。
在生物医学工程领域，光刻和刻蚀技术可以制造出复杂的微纳结构，用于药物输送、组织工程等应用。
纳米科技
生物医学工程
建议与展望
06
优化工艺参数
通过严格控制实验参数，如波长、功率、曝光时间等，以提高工艺稳定性和效率。
引入先进设备
xx年xx月xx日
光刻与刻蚀工艺流程ppt
CATALOGUE
目录
光刻和刻蚀工艺简介光刻工艺详细流程刻蚀工艺详细流程光刻和刻蚀工艺的控制因素光刻和刻蚀工艺的未来发展建议与展望
光刻和刻蚀工艺简介
01
1
光刻工艺发展历程
2
3
最早的光刻工艺，分辨率较低，制程技术限制较大。
接触式光刻工艺
改善了分辨率和制程技术限制的问题，但仍然存在接触式光刻工艺的一些缺点。
采用先进的自动控制系统和智能化设备，实现工艺过程的实时监控和精准调控。
改进工艺流程
简化工艺流程，减少重复步骤，降低工艺时间和成本。
提高工艺稳定性与效率的措施
技术交叉融合
加强光刻和刻蚀工艺与材料科学、物理学、化学等学科的交叉融合，引入新技术，如纳米压印、离子束刻蚀等，提高工艺水平和效率。
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器件制造过程中的八个主要工艺步骤。
这些工艺步骤的顺序严格按照一定的流程进行，确保半导体器件的质量和性能。
下面将逐一介绍这八大工艺顺序。
第一步是晶圆清洁工艺。
在半导体器件制造过程中，晶圆是最基本的材料。
晶圆清洁工艺旨在去除晶圆表面的杂质和污染物，确保后续工艺步骤的顺利进行。
第二步是光刻工艺。
光刻工艺是将图形模式转移到晶圆表面的关键步骤。
通过光刻工艺，可以在晶圆表面形成所需的图形结构，为后续工艺步骤提供准确的参考。
第三步是沉积工艺。
沉积工艺是将材料沉积到晶圆表面的过程，包括化学气相沉积、物理气相沉积和溅射等技术。
通过沉积工艺，可以在晶圆表面形成所需的材料结构。
第四步是刻蚀工艺。
刻蚀工艺是将多余的材料从晶圆表面去除的过程，以形成所需的图形结构。
刻蚀工艺通常使用化学刻蚀或物理刻蚀的方式进行。
第五步是离子注入工艺。
离子注入工艺是向晶圆表面注入掺杂物质的过程，以改变晶体的电学性质。
通过离子注入工艺，可以实现半导体器件的掺杂和调控。
第六步是热处理工艺。
热处理工艺是将晶圆置于高温环境中进行退火、烘烤或氧化等处理的过程。
通过热处理工艺，可以改善晶体的结晶质量和电学性能。
第七步是清洗工艺。
清洗工艺是在制造过程中对晶圆进行清洗和去除残留污染物的过程，以确保半导体器件的质量和可靠性。
第八步是封装测试工艺。
封装测试工艺是将完成的半导体器件封装成最终产品，并进行性能测试和质量检验的过程。
通过封装测试工艺，可以确保半导体器件符合规格要求，并具有稳定可靠的性能。
总的来说，半导体八大工艺顺序是半导体器件制造过程中的关键步骤，每个工艺步骤都至关重要，任何一环节的不慎都可能影响整个制造过程的质量和性能。
通过严格按照八大工艺顺序进行制造，可以确保半导体器件具有优良的性能和可靠性，从而满足现代电子产品对半导体器件的高要求。
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
第八章光刻与刻蚀工艺模板
第八章光刻与刻蚀工艺模板光刻与刻蚀工艺是现代集成电路制造中的重要工艺环节之一、光刻技术用于在硅片上制作电路图形，而刻蚀技术则用于去除不需要的材料，以形成所需的电路结构。
本章将介绍光刻与刻蚀工艺的基本原理及常见的工艺模板。
一、光刻工艺模板在光刻工艺中，需要使用光刻胶作为图形保护层，以及光罩作为图形的模板。
光刻模板通常由硅片或光刻胶制成，可以通过不同的工艺步骤来实现具体的图形需求。
1.硅片模板硅片模板是一种常见的光刻工艺模板，它的制作过程相对简单。
首先，将一块纯净的硅片进行氧化处理，形成硅的氧化层。
然后，在氧化层上通过光刻技术制作所需的图形。
最后，使用化学刻蚀方法去除不需要的硅的氧化层，就可以得到所需的硅片模板。
硅片模板具有较好的精度和可靠性，能够满足微纳加工的要求。
然而，硅片模板制作过程复杂，成本较高。
2.光刻胶模板光刻胶模板是利用光刻胶作为模板材料的一种工艺模板。
光刻胶是一种感光性的聚合物材料，可以在光照的作用下发生化学反应。
在光刻工艺中，首先将光刻胶涂覆在硅片上，然后通过光刻曝光将所需的图形转移到光刻胶上。
接下来，使用化学方法或溶剂去除不需要的光刻胶，就可以得到所需的光刻胶模板。
光刻胶模板制作过程简单，成本较低。
同时，光刻胶模板的精度较高，可以满足微纳加工的要求。
然而，光刻胶模板的使用寿命较短，通常只能使用几次。
在刻蚀工艺中，需要使用刻蚀胶作为图形保护层，以及刻蚀模板作为图形的模板。
刻蚀模板通常由硅片或光刻胶制成，可以通过不同的工艺步骤来实现具体的图形需求。
1.硅片模板硅片模板在刻蚀工艺中的制作方法与光刻工艺类似。
首先，在硅片上通过光刻技术制作所需的图形，然后使用化学刻蚀方法去除不需要的硅材料，就可以得到所需的刻蚀模板。
硅片模板具有较高的精度和可靠性，可以满足微纳加工的要求。
然而，硅片模板制作过程复杂，成本较高。
2.光刻胶模板光刻胶模板在刻蚀工艺中的制作方法与光刻工艺类似。
首先，将光刻胶涂覆在硅片上，然后通过光刻曝光将所需的图形转移到光刻胶上。
刻蚀 沉积 光刻
刻蚀沉积光刻
刻蚀、沉积和光刻是半导体制造中非常重要的工艺步骤。
刻蚀是指在制造过程中去除材料的一种方式，通过化学或物理手段将不需要的材料削减。
沉积则是指在半导体表面上沉积一层薄膜，以改变半导体的性质或用于制造器件。
而光刻则是制造电路元件的关键工艺，它利用光学照射和化学反应来定义微细结构。
在刻蚀过程中，常用的技术包括干法刻蚀和湿法刻蚀。
干法刻蚀通常使用化学气相沉积的气体，如氟化物、氯化物等，通过离子轰击将这些气体转化成等离子体，再将其注入刻蚀室中与半导体表面反应。
而湿法刻蚀则是通过在溶液中浸泡半导体，利用化学反应将所需的材料去除。
沉积过程中，常用的技术包括物理蒸镀、化学气相沉积和原子层沉积等。
物理蒸镀是利用蒸发的金属或化合物形成薄膜，这种方法可以制造出非常均匀的膜。
化学气相沉积是将气体注入反应室中，通过化学反应在半导体表面上形成薄膜。
原子层沉积则是将气体分子一个个地注入反应室中，以形成非常薄且均匀的膜。
光刻技术是制造电路元件中最为关键的步骤之一。
该技术利用掩膜板在半导体表面上形成微细结构。
掩膜板通常包括金属或玻璃等材料，通过控制光的反射和透射来定义微细结构。
在制造过程中，先将掩膜板放置在半导体表面上，再使用紫外线和化学反应将掩膜板上不需要的区域去除，留下所需的结构。
光刻技术的精度非常高，可以制造出微米级甚至纳米级的电路元件。
综上所述，刻蚀、沉积和光刻技术是半导体制造中非常重要的工艺步骤。
这些技术的不断发展和改进，使得半导体制造变得更加精确和高效。
第八章光刻与刻蚀工艺
8.1 光刻工艺流程
2.涂胶Spin Coating ①对涂胶的要求：粘附良好，均匀，薄厚适当 胶膜太薄－针孔多，抗蚀性差； 胶膜太厚－分辨率低（分辨率是膜厚的5－8倍） ②涂胶方法：浸涂，喷涂，旋涂√
Photoresist Spin Coater
EBR: Edge bead removal边缘修复
8.6.6 投影式曝光
利用光学系统，将光刻版的图形投影在硅片上。
8.6.6 投影式曝光
优点：光刻版不受损伤， 对准精度高。 缺点：光学系统复杂， 对物镜成像要求高。 用于3μm以下光刻。
分步重复投影光刻机--Stepper
采用折射式光学系统和4X~5X的缩小透镜。 光刻版： 4X~5X； 曝光场：一次曝光只有硅片的一部分； 采用了分步对准聚焦技术。
h 2 2m E
a. E给定：m↑→ΔL↓→R↑，即R离子 > R电子 b. m给定：E↑→ΔL↓→R↑
8.3 光刻胶的 基本属性
1）光刻胶类型：正胶和负胶 ①正胶：显影时，感光部分 溶解，未感光部分不溶解； ②负胶：显影时，感光部分 不溶解，不感光部分溶解。
正胶（重氮萘醌）的光分解机理
负胶（聚乙烯醇肉桂酸脂）的光聚合机理
8.1 光刻工艺流程
③影响显影效果的主要因素： ⅰ）曝光时间； ⅱ）前烘的温度与时间； ⅲ）胶膜的厚度； ⅳ）显影液的浓度； ⅴ）显影液的温度； ④显影时间适当 t太短：可能留下光刻胶薄层→阻挡腐蚀SiO2(金属） →氧化层“小岛”。 t太长：光刻胶软化、膨胀、钻溶、浮胶 →图形边缘破坏。
第八章 光刻与刻蚀工艺
掩模版
掩膜版的质量要求 若每块掩膜版上图形成品率＝90％，则 6块光刻版，其管芯图形成品率＝（90％）6＝53％； 10块光刻版，其管芯图形成品率＝（90％）10＝35％； 15块光刻版，其管芯图形成品率＝（90％）15＝21％； 最后的管芯成品率当然比其图形成品率还要低。 掩膜版尺寸：①接触式和接近式曝光机：1∶1 ②分步重复投影光刻机（Stepper）： 4∶1；5∶1；10∶1
刻蚀 沉积 光刻
刻蚀沉积光刻在微电子工艺中，“刻蚀、沉积、光刻”是不可或缺的三个步骤，它们被广泛地应用于半导体制造、器件制造以及集成电路的研究和生产中。
下面，我们将一步步地介绍这三个步骤的详细过程。
一、刻蚀刻蚀是通过物理、化学或混合物理化学的方式，将薄膜材料从基板表面去除的过程。
刻蚀技术可以分成干式刻蚀和湿式刻蚀两种方式，其中干式刻蚀技术是将气体离子注入到材料表面，对其进行氧化、还原、硝化和氟化等反应，从而使表面材料物理和化学上发生变化，进而被刻蚀去除。
湿式刻蚀技术则是在溶液中将基板浸泡，并通过化学反应使其表面材料被腐蚀或溶解。
二、沉积沉积是在基板表面上形成薄膜材料的过程。
与刻蚀不同，沉积主要是通过化学或物理反应使工艺材料被沉积在基板上。
其主要作用是增加基板的功能层或表面涂层，从而控制电学、光学、磁学等特性。
在沉积过程中，通常使用物理气相淀积(PVD)或化学气相淀积(CVD)技术。
PVD使用物理手段将材料蒸发或喷涂到基板上，而CVD则是通过化学反应，在基板上形成大气气相、低压气相和等离子体气相等不同的形式，当然这就需要了解具体的条件和反应过程。
三、光刻光刻是将图形模式转移到光刻胶表面的过程。
光刻技术采用光刻胶的感光性质，在光的作用下，胶层中的光引发剂会释放出运移子，导致光刻胶的物化性质发生变化。
在漏光区域，光印刷的剂量不够，物化性质变化不够充分，光刻胶不容易被溶解，黑色模式被保留下来；在透光区域，光印刷的剂量足够，物化性质充分变化，光刻胶容易被溶解，白色模式被去除，基板的材料裸露出来。
总之，“刻蚀、沉积、光刻”这三个步骤是微电子领域中最为重要的工艺技术之一。
了解这三个步骤的原理和应用，对于掌握并运用现代电子技术，实现更加精密的微型电路和芯片等制造都至关重要。
光刻与刻蚀工艺流程教材
+PR & -PR
Negative Photo-resist 负性光刻胶－负胶 曝光后不可溶解 显影时未曝光的被溶解 便宜 Positive Photo-resist 正性光刻胶－正胶 曝光后可溶解 显影时曝光的被溶解 高分辨率
ห้องสมุดไป่ตู้
光刻胶涂布-丝网印刷法
丝网印刷的基本原理是：利用丝网印版图文部分的网孔渗透油墨，非图文部分的 网孔不渗透油墨的基本原理进行印刷。印刷时在丝网印版一端上倒入油墨，用刮 印刮板在丝网印版上的油墨部位施加一定压力，同时朝丝网印版另一端移动，油 墨在移动中被刮板从图文部分的网孔中挤压到承印物上，如图所示。印刷过程中 刮板始终与丝网印版和基片呈线接触，一般接触角为30-60度。这种制作方法操 作简单、成本低、易实现大面积制作等优点。
140 120 100
T/℃
80 60 40 20 0 0 20 40 60 t/min 80 100 120
退 胶
氢氧化钠溶液
正胶工艺
基板处理
负胶工艺
涂胶 + 烘烤
曝光 显影、光刻
光刻胶涂布-旋转涂布法
滴胶 基片
旋转
旋涂结果
旋转涂布也称为甩胶，用转速和旋转时间可自由设定的甩胶机来进行，是利用高 速旋转的离心力作用，将光刻胶在基片表面均匀地展开，多余的光刻胶被甩掉， 最终获得一定厚度的光刻胶膜，光刻胶的膜厚是由光刻胶的粘度和甩胶的转速来 控制，通常这种方法可以获得优于±2%的涂布均匀性（边缘除外）。光刻胶涂 布的厚度与转速、时间、胶的特性有关系，此外旋转时产生的气流也会有一定的 影响。同时也存在一定的缺陷：气泡、彗星(胶层上存在的一些颗粒)、条纹、边 缘效应等，其中边缘效应对于小片和不规则片尤为明显。
(完整版)光刻与刻蚀工艺
光刻工艺过程
❖涂胶 coating ❖前烘 prebaking ❖曝光 exposure ❖显影 development ❖坚膜 postbake ❖刻蚀 etch ❖去胶 strip ❖检验 inspection
1、涂胶
SiO2
Si （1）氧化、清洗
光刻胶 SiO2
Si （2）涂胶、前烘
1、涂胶
❖ 在图形曝光的工 作区域，则需要等级 10或1的洁净室。
lithography
❖Introduction
❖ 光刻 ▪ 洁净室 ▪ 工艺流程 ▪ 光刻机 ▪ 光刻胶 ▪ 掩膜版
光刻原理（1）
❖ 掩膜版图形转移到光刻胶
▪ 在光刻过程中，光刻胶受到光辐射之后发生光 化学反应，其内部分子结构发生变化，在显影 液中光刻胶感光部分与未感光部分的溶解速度 相差非常大。
❖涂胶目的
▪ 在硅片表面形成厚度均匀、附着性强、并且没 有缺陷的光刻胶薄膜。
❖怎样才能让光刻胶粘的牢一些？
可以开始涂胶了……
❖ 怎么涂？
▪ 旋转涂胶法：把胶滴在硅片，然后使硅片高速旋转， 液态胶在旋转中因离心力作用由轴心沿径向（移动） 飞溅出去，但粘附在硅表面的胶受粘附力的作用而留 下。在旋转过程中胶所含的溶剂不断挥发，故可得到 一层均匀的胶膜
▪ （2）等级为M3.5的洁净室（公制），直径大 于或等于0.5um的尘埃粒子总数不超过103.5 （约3500个/m3)
❖ 100个/ft3= 3500个/m3
▪ 一个英制等级100的洁净室相当于公制等级 M3.5的洁净室。
洁净室（4）
❖ 对一般的IC制造 区域，需要等级100 的洁净室，约比一般 室内空气低4个数量 级。
Resist coat (wafer track)
光刻和刻蚀工艺流程
光刻和刻蚀工艺流程第一步：光刻掩膜准备光刻工艺的第一步是制备掩膜。
掩膜是一种类似于胶片的薄膜，上面有制作好的电路图形。
通常，光刻掩膜由专门的光刻工艺工程师根据电路图形设计，并通过专业软件生成掩膜图形。
之后将掩膜图形转移到掩膜胶片上。
第二步：光刻胶涂覆接下来，在待加工的硅片表面涂覆一层光刻胶。
光刻胶是一种特殊的光敏物质，具有对紫外光敏感的特性。
使用旋涂机将光刻胶均匀涂覆在硅片上。
第三步：软烘烤硅片上涂覆好光刻胶之后，需要进行软烘烤步骤。
软烘烤的作用是去除光刻胶中的溶剂以及帮助光刻胶更好地附着在硅片表面上。
软烘烤的温度和时间根据不同的光刻胶种类和工艺要求进行调节。
第四步：曝光曝光是光刻工艺的关键步骤。
在曝光台上，将掩膜和被涂覆光刻胶的硅片对准，并通过紫外光照射。
光刻胶中被曝光的部分会发生化学变化，形成光刻胶的图形。
第五步：后烘烤曝光之后，需要进行后烘烤。
烘烤的目的是加强光刻胶的图形，使其更稳定并提高精度。
烘烤温度和时间根据不同的光刻胶种类和工艺要求进行调节。
第六步：显影显影是将光刻胶中未曝光的部分溶解掉的步骤。
将硅片浸入特定的显影液中，显影液会将光刻胶中溶解掉的部分清除掉，形成具有电路图形的光刻胶。
第七步：刻蚀刻蚀是将未被光刻胶保护的硅片表面精确地去除掉部分的步骤，以形成电路图形。
刻蚀液根据硅片的材料和刻蚀目标而确定。
将硅片浸入刻蚀液中，刻蚀液会剥离掉没有光刻胶保护的硅片表面，形成光刻胶的图形。
第八步：去光刻胶刻蚀完成后，需要将光刻胶从硅片上去除。
通常使用酸性或碱性溶液将光刻胶溶解掉。
去光刻胶后，就得到了具有电路图形的硅片。
以上就是光刻和刻蚀的工艺流程。
光刻和刻蚀工艺对于微电子芯片的制造至关重要，能够提供精确的电路图形，是制造集成电路的基础步骤。
随着技术的不断发展，光刻和刻蚀工艺也在不断改进，以满足高集成度和高性能的微电子芯片的制造需求。
光刻刻蚀实验实验报告书(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解光刻和刻蚀在半导体制造中的基本原理和作用。
2. 掌握光刻胶的涂覆、曝光、显影和刻蚀的实验步骤。
3. 学习通过光刻和刻蚀技术制作特定图案。
二、实验原理光刻是半导体制造中的关键步骤，它利用光致抗蚀剂（光刻胶）的感光特性，在硅片等衬底上形成图案。
刻蚀则是将光刻胶上的图案转移到衬底上，通过化学或物理方法去除不需要的衬底材料。
三、实验材料与仪器1. 材料：硅片、光刻胶、显影液、刻蚀液等。
2. 仪器：光刻机、显影机、刻蚀机、显微镜、电子天平等。
四、实验步骤1. 光刻胶涂覆将硅片清洗干净，然后均匀涂覆一层光刻胶。
涂覆后，将硅片放入烘箱中烘烤，使光刻胶干燥。
2. 曝光将涂覆好光刻胶的硅片放入光刻机中，通过紫外光照射，使光刻胶发生光化学反应，形成所需的图案。
3. 显影将曝光后的硅片放入显影液中，显影液中的溶剂会溶解未曝光的光刻胶，而曝光区域的光刻胶则保持不变。
通过控制显影时间，可以得到清晰、均匀的图案。
4. 刻蚀将显影后的硅片放入刻蚀机中，刻蚀液会溶解硅片上不需要的材料，从而实现图案的转移。
五、实验结果与分析1. 光刻胶涂覆光刻胶涂覆均匀，无明显气泡和划痕。
2. 曝光曝光后的硅片在紫外光照射下，光刻胶发生光化学反应，形成所需的图案。
3. 显影显影后的硅片图案清晰，无明显缺陷。
4. 刻蚀刻蚀后的硅片图案完整，无明显损伤。
六、实验讨论1. 光刻胶涂覆的质量对实验结果有较大影响，涂覆不均匀或存在气泡、划痕等缺陷会影响图案的质量。
2. 曝光时间和强度对光刻胶的光化学反应有较大影响，需要根据具体的光刻胶和实验条件进行调整。
3. 显影时间对图案的清晰度有较大影响，显影时间过短或过长都会导致图案模糊。
4. 刻蚀液的选择和刻蚀时间对刻蚀效果有较大影响，需要根据具体材料进行调整。
七、实验结论通过本次实验，我们成功掌握了光刻和刻蚀的基本原理和实验步骤，制作出了清晰、均匀的图案。
实验结果表明，光刻和刻蚀技术在半导体制造中具有重要作用，为后续的半导体器件制造奠定了基础。
光刻与刻蚀工艺
光刻与刻蚀工艺pptxx年xx月xx日contents •光刻与刻蚀工艺简介•光刻工艺详细介绍•刻蚀工艺详细介绍•光刻与刻蚀工艺的挑战与对策•光刻与刻蚀工艺的发展趋势目录01光刻与刻蚀工艺简介1光刻工艺原理23利用光子能量将光刻胶上的分子激活，使其可进行化学反应。
光学曝光将光刻胶上的图形转移到半导体基板上的过程。
图形转移对光刻胶和半导体基板表面进行化学处理，以实现图形的精细加工。
表面处理利用液体化学试剂将半导体表面的材料溶解。
刻蚀工艺原理湿法刻蚀利用等离子体或离子束等高能粒子将半导体表面的材料去除。
干法刻蚀刻蚀过程中，被刻蚀材料与阻挡层材料的去除速率之比。
选择比1光刻与刻蚀工艺的关系23光刻工艺是制造芯片的核心技术，通过光刻胶上的图形控制半导体表面的加工。
刻蚀工艺是将光刻胶上的图形转移到半导体表面的关键步骤，要求高精度和高一致性。
光刻和刻蚀工艺的组合直接决定了芯片制造的质量、产量和成本。
02光刻工艺详细介绍03运动控制系统运动控制系统精确控制掩膜与光刻胶之间的相对位置，确保图形对准和重复性。
光刻机工作原理01曝光系统曝光系统将掩膜上的图形转换为光刻胶上的图形，是光刻机的核心部分。
02投影系统投影系统将曝光系统输出的光线聚焦到光刻胶表面，实现小比例图形转移。
光学接触剂是低分子聚合物，具有高度透明性和低折射率。
光学接触剂正性光刻胶受到光照后会发生交联反应，形成网状结构，耐腐蚀性强。
正性光刻胶负性光刻胶受到光照后会发生降解反应，形成可溶性物质，易于清除。
负性光刻胶光刻胶的分类与性质增加对比度通过优化涂层和选择合适的光源和波长，增加光刻胶与衬底之间的对比度。
提高分辨率采用短波长光源和高级数值孔径透镜，提高光刻机分辨率。
提高精度和一致性采用先进的控制系统和误差修正技术，提高光刻胶图形的精度和一致性。
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。
刻蚀工艺流程
刻蚀工艺流程刻蚀工艺是一种常用的微纳加工技术，用于制备微细结构、图案或器件。
刻蚀工艺通常包括以下几个步骤：准备衬底、光刻固化、刻蚀加工和清洗处理。
首先是准备衬底。
衬底通常采用硅片或玻璃片，其表面需要进行清洗和去除杂质处理，以确保刻蚀过程的精确度和稳定性。
第二步是光刻固化。
光刻是刻蚀工艺中必不可少的一步，主要用于制备模板图案。
首先，在衬底表面涂上一层感光胶，然后将模板图案通过照相机或激光曝光到感光胶上，形成暴露和未暴露的区域。
暴露过程中，通过模板图案上的透明和不透明区域的遮光作用，使得胶层在暴露区域发生物理或化学变化。
未暴露区域的胶层则保持不变。
接下来是刻蚀加工。
刻蚀加工通过化学反应将暴露区域的胶层或衬底材料去除，从而形成图案或结构。
刻蚀加工可以分为湿刻蚀和干刻蚀两种方式。
湿刻蚀是利用酸、碱或其他溶液对衬底进行腐蚀。
一般情况下，刻蚀液与刻蚀时间会根据所需的刻蚀深度和刻蚀速率进行调整。
湿刻蚀过程中，需要对刻蚀液的温度、浓度和流速进行精确控制，以确保刻蚀过程的准确性。
干刻蚀是通过物理或化学反应将暴露区域的胶层或衬底材料去除。
常用的干刻蚀技术包括物理刻蚀、放电刻蚀和等离子体刻蚀等。
干刻蚀通常需要在低真空或高真空的环境下进行，以保证刻蚀过程的精确和稳定。
最后是清洗处理。
刻蚀加工完毕后，需要对衬底进行清洗处理，以去除残留的感光胶和刻蚀液。
清洗处理可以采用不同的溶剂和清洗工艺，如超声波清洗、旋转式清洗等。
清洗处理的目的是保持衬底表面的干净和平滑，以便进行后续的加工或测试。
总结起来，刻蚀工艺流程主要包括准备衬底、光刻固化、刻蚀加工和清洗处理。
这些步骤的精确性和稳定性对于微纳加工的质量和性能至关重要，因此需要严格控制每个步骤的工艺条件和参数。
同时，刻蚀工艺的发展和突破将进一步推动微纳加工技术的创新和应用。
光刻与刻蚀工艺
光刻与刻蚀工艺光刻与刻蚀工艺，这听起来好像是个特别高大上、特别复杂的东西，对吧？但其实啊，它就像是我们生活中的一场精心编排的舞蹈，每一个步骤都精准而有序。
先来说说光刻。
这就好比是在一张巨大的画布上作画，只不过这画布不是普通的纸，而是小小的芯片。
想象一下，你拿着一支超级精细的“画笔”，要在这小小的芯片上画出极其复杂的图案，而且不能有一丝一毫的差错。
这“画笔”其实就是光刻机发出的光线，通过一系列的操作，把设计好的电路图案精确地“印”在芯片表面。
我记得有一次，我在实验室里观察光刻的过程。
那台光刻机就像是一个神秘的大家伙，安静地矗立在那里。
操作人员小心翼翼地调整着各种参数，眼睛紧紧盯着屏幕上的图像。
当光线照射在芯片上的那一刻，我仿佛看到了一场魔法的诞生，那些细微的线条逐渐清晰起来，就像夜空中绽放的烟花一样绚烂。
刻蚀呢，就像是一位精细的雕刻大师，拿着刻刀在已经画好图案的芯片上进行雕琢。
它要把不需要的部分一点点地去除掉，留下的就是我们需要的电路结构。
这个过程就像是在豆腐上雕花，需要极度的细心和耐心。
比如说，有一次我看到一块芯片在进行刻蚀工艺，旁边的工程师们紧张得大气都不敢出。
刻蚀液缓缓地流淌在芯片表面，一点点地侵蚀着多余的部分。
每一秒钟都显得那么漫长，大家都在等待着最终完美的结果。
光刻和刻蚀工艺的结合，就像是一场完美的双人舞。
光刻画出了优美的线条，刻蚀则将这些线条雕琢得更加精致。
它们相互配合，缺一不可，共同为制造出高性能的芯片而努力。
在现代科技的舞台上，光刻与刻蚀工艺是当之无愧的明星。
从我们日常使用的手机，到超级计算机，再到各种智能设备，都离不开它们的功劳。
就拿我们的手机来说吧，芯片的性能直接决定了手机的运行速度和功能。
而光刻与刻蚀工艺的不断进步，让芯片变得越来越小，性能却越来越强大。
以前的手机又大又笨重，功能也很有限。
但现在，小小的手机里却蕴含着巨大的能量，这都要归功于光刻与刻蚀工艺的不断创新和发展。
而且啊，这光刻与刻蚀工艺的发展可不是一帆风顺的。
光刻与刻蚀工艺ppt课件
6.1 概述
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。
8.2 光刻工艺
正胶和负胶图形转移
光刻胶通常可分为正性胶和负性 胶两类，两者经曝光和显影后得到的 图形正好相反。显影时，正胶的感光 区较易溶解而未感光区不溶解，所形 成的光刻胶图形是掩模版图形的正映 象。负胶的情况正相反，显影时感光 区较难溶解而未感光区溶解，形成的 光刻胶图形是掩模版图形的负映象。
8.2 光刻工艺
光学光刻使用的正胶通常含有三种主要成分：酚醛树脂、感光 剂和有机溶剂。曝光前的光刻胶基本上不溶于显影液。曝光时， 感光剂 — 如 g 线（436 nm）和 i 线（365 nm）光刻时正胶中 的重氮醌（DNQ），因吸收光能而导致化学结构发生变化，在显 影液中的溶解度比曝光前高出很多（约100倍）。显影后，感光 部分光刻胶被溶解去除。
优点：有较高刻 自从80年代后期用多晶硅成功制作旋转式微马达于硅芯片上以来，微机电系统(microelectromechanical systems，MEMS)迅速引起人
们化的学注 方意式光。：等刻离子体(产li生t的h中o性g反r应a物p与h物质y表，面相又互作译用产图生挥形发性曝产物光。 )：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 这种方式使得微机电系统产品类似于集成电路，可整批制造，廉价推广。
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2、液态金属离子源（LMIS）
LMIS 是近几年发展起来的一种高亮度小束斑的 离子源，其离子束经离子光学系统聚焦后，可形成 纳 米量级的小束斑离子束，从而使得聚焦离子束技术得 以实现。此技术可应用于离子注入、离子束曝光、刻 蚀等。
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LMIS 的类型、结构和发射机理
V形
针形
类
螺旋形
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E3
引ห้องสมุดไป่ตู้
出 极
E2
当 E2 增大到使电场超过液态金属的场蒸发值（ Ga 的场蒸发值为 15.2V/nm）时，液态金属在圆锥 顶处产生场蒸发与场电离，发射金属离子与电子。其 中电子被引出极排斥，而金属离子则被引出极拉出， 形成离子束。
若改变 E2 的极性 ，则可排斥离子而拉出电子， 使这种源改变成电子束源。
E1
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21
共晶合金 LMIS
通常用来对各种半导体进行离子注入掺杂的元素因为熔点高或蒸汽压高而无法 制成单体 LMIS 。
根据冶金学原理，由两种或多种金属组成的合金，其熔点会大大低于组成这种 合金的单体金属的熔点，从而可大大降低合金中金属处于液态时的蒸汽压。
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22
例如，金和硅的熔点分别为 1063oC 和 1404oC，它们在此温度时的蒸汽压分 别为 10-3 Torr 和 10-1 Torr。当以适当组分组成合金时，其熔点降为 370 oC ，在此 温度下，金和硅的蒸汽压分别仅为 10-19 Torr 和 10-22 Torr。这就满足了 LMIS 的要 求。
微电子工艺学
Microelectronic Processing
邓卫之
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1
content
• 1.概述 • 2.薄膜 • 3.CMOS flow简介 • 4.fail module 简介 • 5.
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2
1.1 概述
微电子单项工艺
掺杂 平坦化 薄膜制备
图形转移
清洗
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扩散掺杂 离子注入掺杂
diffusion implant
掩模方式需要大面积平行离子束源，故一般采用等离子体型离子源，其典型的
有效源尺寸为 100 m ，亮度为 10 ~ 100 A/cm2.sr。
聚焦方式则需要高亮度小束斑离子源，当液态金属离子源（LMIS）出现后才得
以顺利发展。LMIS 的典型有效源尺寸为 5 ~ 500 nm，亮度为 106 ~ 107 A/cm2.sr
E < 10 KeV ，刻蚀、镀膜
E = 10 ~ 50 KeV，曝光
E > 50 KeV，注入掺杂
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6
离子束加工方式可分为 1、掩模方式（投影方式） 2、聚焦方式（扫描方式，或聚焦离子束（
FIB）方式）
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1、掩模方式（投影方式）
掩模方式是对整个硅片进行均匀的地毯式注入，同时象扩散工艺一样使用掩蔽 膜来对选择性区域进行掺杂。扩散工艺的掩蔽膜必须是 SiO2 膜，而离子注入的掩蔽 膜可以是 SiO2 膜，也可以是光刻胶等其他薄膜。
CMP 物理气相淀积 化学气相淀积
CMP PVD CVD
外延
EPI
光刻 刻蚀 酸洗/碱洗 去离子水
Litho/photo Dry etch wet etch/strip scrubb3er
离子注入概述
• 最早应用于原子物理和核物理研究 • 提出于1950’s • 1970’s中期引入半导体制造领域
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9
7.1 离子注入系统
离子源：用于离化杂质的容器。常用的杂质源气体有 BF3、 AsH3 和 PH3 等。 质量分析器：不同离子具有不同的电荷质量比，因而在分析器磁场中偏转的角度 不同，由此可分离出所需的杂质离子，且离子束很纯。 加速器：为高压静电场，用来对离子束加速。该加速能量是决定离子注入深度的 一个重要参量。 中性束偏移器：利用偏移电极和偏移角度分离中性原子。
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离子注入
离子注入是另一种对半导体进行掺杂的方法。将杂质电离成离子并聚焦成离子 束，在电场中加速而获得极高的动能后，注入到硅中（称为 “靶” ）而实现掺杂。 …
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离子束的性质
离子束是一种带电原子或带电分子的束状流，能被电场或磁场偏转，能在高压 下加速而获得很高的动能。
离子束的用途 掺杂、曝光、刻蚀、镀膜、退火、净化、改性、打孔、切割等。不同的用途需 要不同的离子能量 E ：
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E3
E1 是主高压，即离子束的加速电压；
E2 是针尖与引出极之间的电压，用以调节
引 出
E2
针尖表面上液态金属的形状，并将离子引
出；E3 是加热器电源。
极
E1
针尖的曲率半径为 ro = 1 ~ 5 m，改变 E2 可以调节针尖与引出极之间的电场 ，使液态金属在针尖处形成一个圆锥，此圆锥顶的曲率半径 仅有 10 nm 的数量级， 这就是 LMIS 能产生小束斑离子束的关键。
掩模方式用于掺杂与刻蚀时的优点是 生产效率高，设备相对简单，控制容易， 所以应用比较早，工艺比较成熟。缺点是 需要制作掩蔽膜。
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2、聚焦方式（扫描方式)
聚焦方式的优点是 不需掩模，图形形成灵活。缺点是 生产效率低，设备复杂， 控制复杂。实现聚焦方式的关键技术是
1、高亮度小束斑长寿命高稳定的离子源； 2、将离子束聚焦成亚微米数量级细束并使之偏转扫描的离子光学系统。
。
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1、等离子体型离子源
这里的 等离子体 是指部分电离的气体。虽然等离子体中的电离成分可能不到万 分之一，其密度、压力、温度等物理量仍与普通气体相同，正、负电荷数相等，宏 观上仍为电中性，但其电学特性却发生了很大变化，成为一种电导率很高的流体。
产生等离子体的方法有热电离、光电离和电场加速电离。大规模集成技术中使 用的等离子体型离子源，主要是由电场加速方式产生的，如直流放电式、射频放电 式等。
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聚焦系统：用来将加速后的离子聚集成直径为数 毫米的离子束。
偏转扫描系统：用来实现离子束 x、y 方向的一
定面积内进行扫描。
工作室：放置样品的地方，其位置可调。
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离子注入系统示意图
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离子注入系统事物图
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一、离子源
作用：产生所需种类的离子并将其引出形成离子束。 分类：等离子体型离子源、液态金属离子源（LMIS）。
型
同轴形
毛细管形
液态金属 钨针
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对液态金属的要求
(1) 与容器及钨针不发生任何反应； (2) 能与钨针充分均匀地浸润； (3) 具有低熔点低蒸汽压，以便在真空中及不太高的温度下既保持液态又不 蒸发。 能同时满足以上条件的金属只有 Ga、In、Au、Sn 等少数几种，其中 Ga 是最常用的一种。