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光刻的作用和目的图形的产生和布局光刻的定义光刻是一种图形复印和化学腐蚀相结合的精密表面加工技术。用照相复印的方法将掩模版上的图案转移到硅片表面的光刻胶上,以实现后续的有选择刻蚀或注入掺杂集成电路的特征尺寸是否能够进一步减小,也与光刻技术的进一步发展有密切的关系。通常人们用特征尺寸来评价一个集成电路生产线的技术水平。光刻的要求1.高分辨率分辨率是将硅片上两个邻近的特征图形区分开来的能力,即对光刻工艺中可以达到的最小光刻图形尺寸的一种描述,是光刻精度和清晰度的标志之一。随着集成电路的集成度提高,加工的线条越来越细,对分辨率的要求也越来越高。通常以每毫米内能刻蚀出可分辨的最多线条数目来表示。2.高灵敏度灵敏度是指光刻胶感光的速度。为了提高产量,要求光刻周期越短越好,这就要求曝光时间越短越好,也就要求高灵敏度。4.大尺寸硅片的加工提高了经济效益但是要在大面积的晶圆上实现均匀的胶膜涂覆,均匀感光,均匀显影,比较困难高温会引起晶圆的形变,需要对周围环境的温度控制要求十分严格,否则会影响光刻质量光学图形曝光-洁净室35%的成本来自于光刻工艺IC掩模版空间图像掩膜版制作掩模版制作过程成品率Y:光刻机三种硅片曝光模式及系统步进投影式光刻机原理图DSW-directsteponwafer接触式和接近式——近场衍射(Fresnel)像平面靠近孔径,二者之间无镜头系统接触和接近式对遮蔽式曝光,最小线宽(临界尺寸)可用下式表示投影式——远场衍射(Fraunhofer)像平面远离孔径,在孔径和像之间设置镜头瑞利给出恰可分辨两个物点的判据:两个爱里斑之间的分辨率(瑞利判据):由于有较高的光强度与稳定度,高压汞灯被广泛用作曝光光源。投影式为轴上光线到极限聚焦位置的光程差。根据瑞利判据:光刻胶正性光刻胶受光或紫外线照射后感光的部分发生光分解反应,可溶于显影液,未感光的部分显影后仍然留在晶圆的表面负性光刻胶的未感光部分溶于显影液中,而感光部分显影后仍然留在基片表面。負光阻汞灯436nm(g线)和365nm(i线)光刻胶的组成(正胶-positivephotoresist,DNQ)负胶(NegativeOpticalPhotoresist)负胶的组成部分:a)基底:合成环化橡胶树脂(cyclizedsyntheticrubberrisin)对光照不敏感,但在有机溶剂如甲苯和二甲苯中溶解很快b)光敏材料PAC:双芳化基(bis-arylazide)当光照后,产生交联的三维分子网络,使光刻胶在显影液中具有不溶性。c)溶剂:芳香族化合物(aromatic)36光刻胶的表征参数:1、对比度:胶区分亮区和暗区的能力(1)曝光、显影后残存抗蚀剂的百分率与曝光能量有关。值得注意的是,即使未被曝光,少量抗蚀剂也会溶解。(2)当曝光能量增加,抗蚀剂的溶解度也会增加,直到阈值能量ET时,抗蚀剂完全溶解。(3)正抗蚀剂的灵敏度定义为曝光区域抗蚀剂完全溶解时所需的能量。除ET外,另一称为反差比(γ)参数也用来表征抗蚀剂。本节课主要内容