光刻工艺资料整理

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上一篇/ 下一篇 2007-12-10 20:10:25 / 个人分类：光刻

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光刻工艺资料整理

概述：光刻技术是集成电路的关键技术之一，在整个产品制造中是重要的经济影响因子，光刻成本占据了整个制造成本的35％。光刻也是决定集成电路按照摩尔定律发展的一个重要原因，如果没有光刻技术的进步，集成电路就不可能从微米进入深亚微米再进入纳米时代。所以说光刻系统的先进程度也就决定了光刻工程的高低。

1.光刻工艺简介

光刻是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去的工艺。在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜，被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。

光刻工艺也被称为大家熟知的Photomasking, masking, photolithography, 或microlithography。在晶圆的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成。这些部件是每次在一个掩膜层上生成的，并且结合生成薄膜及去除特定部分，通过光刻工艺过程，最终在晶圆上保留特征图形的部分。光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件（parts）的关联正确。

光刻是所有四个基本工艺中最关键的。光刻确定了器件的关键尺寸。光刻过程中的错误可造成图形歪曲或套准不好，最终可转化为对器件的电特性产生影响。图形的错位也会导致类似的不良结果。光刻工艺中的另一个问题是缺陷。光刻是高科技版本的照相术，只不过是在难以置信的微小尺寸下完成。在制程中的污染物会造成缺陷。事实上由于光刻在晶圆生产过程中要完成5层至20层或更多，所以污染问题将会放大。

光刻工艺过程包括有：涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、腐蚀、去胶等。

课程内容：

1 光刻前的准备工作

1.1 准备要求

1.2 准备方法

1.2.1 光刻前待光刻片子置于干燥塔中

1.2.2 氧化片出炉后可立即送光刻工序涂胶

1.2.3 对氧化片可在涂胶前重吹段时间干氧（氧化温度）

1.2.4 涂胶前片子置于80度烘箱中烘30分钟

2 涂胶

2.1 涂胶的要求

2.2 涂胶的方法

2.2.1 旋转涂胶法

2.2.2 喷涂法

2.2.3 浸涂法

3 前烘

3.1 前烘要求

3.2 前烘的方法

3.2.1 在80度烘箱中烘15分钟-20分钟

3.2.2 在红外烘箱中烘3分钟-5分钟

4 曝光

4.1 曝光的要求

4.2 曝光的方法

5 显影

5.1 显影的要求

5.2 显影的方法

6 坚膜

6.1 坚膜的要求

6.2 坚膜的方法

6.2.1 置于恒温箱中，在180度烘30 分钟左右

6.2.2 置于红外烘箱中烘10分钟左右

7 腐蚀

7.1 腐蚀的要求

7.2 腐蚀的方法

7.2.1 腐蚀二氧化硅的方法

7.2.2 腐蚀铝电极的方法

8 去胶

8.1 去胶的要求

8.2 去胶的方法

课程重点：本节介绍了光刻工艺及对各光刻工艺步骤的要求。指出光刻工艺步骤可分为八步，每一步均有各自的工艺要求。

第一步为光刻前的准备工作，该工艺步骤要求达到的目的是使衬底片表面具有干燥、疏水特性，并给出了各种待光刻衬底片的表面处理方法。

第二步为涂胶工艺，该工艺步骤要求达到的目的是在衬底片表面涂敷一层粘附性良好的、厚度均匀的、致密的连续性胶膜，介绍了三种涂胶工艺的方法。

第三步为前烘工艺，该工艺步骤要求达到的目的是使胶膜中的溶剂全部挥发、胶膜保持干燥、以利于光化反应时反应充分，并给出了两种前烘的工艺方法。

第四步为曝光工艺，该工艺步骤要求达到的目的是使感光区的胶膜发生光化反应、在显影时发生溶变，介绍了常见的紫外光光刻机及其所进行的接触式、选择性、紫外光曝光工艺方法。

第五步为显影工艺，该工艺步骤要求达到的目的是在显影液中、溶除要求去掉的胶膜部分（对负性光刻胶溶除未曝光部分，对正性光刻胶溶除已曝光部分），各类胶的显影在本章第一节已作了介绍。

第六步为坚膜工艺，该工艺步骤要求达到的目的是去除在显影过程中进入胶膜中的水分（显影液）、使保留的胶膜与衬底表面牢固的粘附，介绍了两种坚膜工艺方法。

第七步为腐蚀工艺，该工艺步骤要求达到的目的是去除衬底表面无胶膜保护的薄膜层，给出了腐蚀常见的两种薄膜层的方法、腐蚀二氧化硅时采用氢氟酸缓冲液进行腐蚀（腐蚀条件是：在温度30度-40度下，时间适当）、腐蚀铝时采用热磷酸进行腐蚀（腐蚀条件是：在温度80度下，时间适当）。

第八步为去胶工艺，该工艺步骤要求达到的目的是去除腐蚀时起保护作用的胶膜，去胶工艺在本章第一节已作了介绍。

基本要求：要求对光刻工艺及对各光刻工艺步骤的要求非常清楚。

清楚光刻前的准备工作的目的和要求，知道能使衬底片表面具有干燥、疏水特性的各种方法，了解这些方法中的优劣状况，能采用适当方法对衬底片表面进行处理。

清楚涂胶工艺的目的和要求，知道能在衬底片表面涂敷一层粘附性良好的、厚度均匀的、致密的连续性胶膜的各种方法，能在工艺制造中选择适当的方法。

清楚前烘工艺的目的和要求，知道能使胶膜中的溶剂全部挥发、胶膜保持干燥、以利于光化反应时反应充分的各种方法，能在工艺制造中选择适当的方法。

清楚曝光工艺的目的和要求，知道能使感光区的胶膜发生光化反应、在显影时发生溶变的方法，知道曝光工艺的工艺设备、常见的用紫外光光刻机进行的接触式、选择性、紫外光曝光工艺方法。

清楚显影工艺的目的和要求，知道能对各种胶膜进行显影的不同方法，能在工艺制造中选择适当的方法。清楚坚膜工艺的目的和要求，知道能去除在显影过程中进入胶膜中的水分（显影液）、使保留的胶膜与衬底表面牢固的粘附各种方法，能在工艺制造中选择适当的方法。

清楚腐蚀工艺的目的和要求，知道能去除衬底表面无胶膜保护的薄膜层各种方法（对不同的衬底表面薄膜层的腐蚀，采用不同的腐蚀液和不同的腐蚀工艺），能在工艺制造中对不同的衬底表面薄膜层选择适当的腐蚀方法。

清楚去胶工艺的目的和要求，知道能去除腐蚀时起保护作用的胶膜各种工艺方法，能在工艺制造中对应不同衬底表面薄膜层的性质选择适当的去胶方法。

注意事项：其中前烘的温度和时间需要严格控制，温度过高，时间太长，易造成显影困难；温度低，时间短，易造成浮胶，针孔或图形变形。坚膜的温度和时间控制也同样重要。鉴于CCD结构中，多晶硅条细且长，又密集，显影通常采用动态显影法，该法较易去掉胶渣，免得胶渣残留在多晶硅条中，引起连条。腐蚀在光刻中是十分重要的一环，光刻精度的提高在某种程度来说只有在腐蚀时才付诸实现的，而腐蚀质量的优劣直接影响着图形的分辨率和精确度。