微電子工藝-chapter06of微納制備與新器件集成研究所

第6Dr.DaoliOffice:Room409WestBuilding7 : Textbookand微 與新器件集IC

積

ICIC 微 與新器件集列出組成光刻膠敘述正負(fù)光刻膠敘述光刻工藝的列出四種對(duì)準(zhǔn) 系說(shuō)明分辨率和焦微 與新器件集熟悉刻蝕的專門能夠辨別濕式刻蝕與干式刻蝕工藝的差敘述IC對(duì)于刻蝕工藝 性有所警微 與新器件集概(ionimplantation)和金屬化(metallization)。微 與新器件集 流的一大動(dòng)力。一般說(shuō)來(lái)，SiO2可SiO2薄膜可用來(lái)定義結(jié)的區(qū)域。圖(a)顯示一無(wú)覆蓋層的硅晶片，正(b)只顯 與新器件集成研究光刻技術(shù)被用來(lái)界定p-n結(jié)的幾何形狀下之后[圖(c)]，在80oC～100oC之間烘烤，驅(qū)除光刻膠中的溶劑并硬化光刻膠，加強(qiáng)光刻膠與晶片的附著力。如圖(d)示，下 。被光刻膠覆蓋的晶片 的區(qū)域?qū)⒁罁?jù)光刻膠的型態(tài)進(jìn)行 在光線中的光刻膠會(huì) 圖(a)為顯影后的晶片。晶片再次于120℃～180℃之間烘烤光刻膠。圖(c)顯示光刻步驟之微 與新器件集擴(kuò)散中，沒(méi)有被SiO2保護(hù)的導(dǎo)體表面在相反型態(tài)的高散方式，進(jìn)入半導(dǎo)體晶格。子注入時(shí)，將欲摻雜的高體內(nèi)。SiO2可作為阻擋雜質(zhì)擴(kuò)散開(kāi)(lateralstraggle，又譯橫 微 與新器件集。[圖(e)]。金屬薄膜可以用點(diǎn)，如圖(f)所示?？捎孟?。

微 與新器件集圖形轉(zhuǎn)移(patterntransfer)是微電子工藝的重要基礎(chǔ)，其光刻(lithography，又譯圖形 微 與新器件集微 與新器件集光刻占晶圓工藝全部時(shí)間的40微 與新器件集主要的應(yīng)用：IC圖案化其他的應(yīng)用：印刷電路板，銘板，印板IC

PR

微 與新器件集微 與新器件集 1m

0.8-

接觸孔(14層?xùn)?10層特定波長(zhǎng)的光化學(xué)反應(yīng)的感光劑(PAC:photoactive與負(fù)性光刻膠 微 與新器件集正膠和負(fù)膠圖形負(fù)性膠兩類，兩者經(jīng)和顯微納負(fù)光負(fù)膠是一種含有感光劑的聚合物。時(shí)，感光劑微 與新器件集 負(fù)光刻

掩模顯微 與新器件集聚合體吸收顯脹(swelling)使得分辨率不好微 與新器件集 時(shí)，感光劑—如g線(436nm)和i線(365 >>微 與新器件集既然正光刻膠比負(fù)光刻膠可以達(dá)到較高的在1980年代之前人們?yōu)楹尾皇贡皇褂玫膶?duì)象，直到最小的圖案內(nèi)容達(dá)到3μm微 與新器件集下圖(a)為典型的反應(yīng)曲線與正膠的影像截面圖。反應(yīng)曲線描述在與顯影過(guò)程后，殘存刻膠的百分率與能量間的關(guān)系。值得注意的是，即使未被，少量刻膠也會(huì)溶于顯影液中。圖(a)的截面圖說(shuō)明了掩模版圖形邊緣與后光刻圖(b)為負(fù)膠的反應(yīng)曲 薄負(fù)光薄

正光薄薄襯 襯襯負(fù)光

正光 微 與新器件集光刻襯掩模版/倍縮掩模光刻襯負(fù)光刻襯正光刻襯

紫外顯影 微 與新器件集述 寬L與線條間距相等的情況下，分辨R

(mm1

微 與新器件集 在使用正膠的過(guò)程中，要注意光刻膠與源之間的匹配關(guān)系。光刻膠與波長(zhǎng)之間的諧調(diào)非常重要，定效果。一般要求非區(qū)對(duì)光波的吸收系數(shù)不能大于40％，否則將影響圖形。微納同輻照劑量下，測(cè)量顯率)，利用留膜率與劑量微 與新器件集 劑量D0。 光刻 光刻 劑量達(dá)到D100

劑負(fù)膠光刻膠對(duì)微 與新器件集與光刻不產(chǎn)生圖形所允許的最大劑量。D100為感光區(qū)所需的最小劑量?？梢怨饪讨涤嘘P(guān)：

log10(D100/

劑正膠光刻膠對(duì)微 與新器件集在理想過(guò)程中，輻照在光刻膠上的投影區(qū)域應(yīng)該與掩模版的透光區(qū)域完全相同，其它區(qū)域沒(méi)有輻照投影。但在實(shí)際過(guò)程+__+__微 與新器件集另一個(gè)可以從對(duì)比度中得到的光刻能指標(biāo)是調(diào)制傳輸函數(shù)(MTF)，它可

用來(lái)描 圖形的質(zhì)量

MTFImaxImax

其中Imax和Imin分別為 CMTF

光刻膠臨界調(diào)制傳輸函數(shù)(CMTF)

D100CMTF的典型值約為0.4。如果一個(gè)實(shí)際光刻圖形的小于所用光刻膠的CMTF，則光刻圖形上的最小尺寸線條被分辨。反之，則可能被分辨對(duì)比度與CMTF的關(guān)系為：CMTF

101/101/ 微 與新器件集改進(jìn)光刻膠 光刻。主要包括：硅化學(xué)增強(qiáng)(Si-CARL)工藝；使用對(duì) DNQ／樹(shù)脂光刻膠相比，CA膠的最大優(yōu)點(diǎn)是具有相對(duì)微 與新器件集化學(xué)增強(qiáng)光(DUV248 燈的I-譜線(365nm)的強(qiáng)度微 與新器件集化學(xué)增強(qiáng)光后烘烤之 后烘烤之刻+ 加

刻 +保護(hù) 保護(hù)微 與新器件集對(duì)于工藝條件改變 微 與新器件集光刻膠必須承受的工旋涂轉(zhuǎn)烤影遮蔽離子注入微 與新器件集 針粒子和污染物的階梯覆蓋(Step微 與新器件集參 負(fù)光刻 正光刻聚合 聚異戊二 酚醛樹(shù)光反 聚合反 光溶解化作添加

微 與新器件集 X射線)，以便在襯底光刻膠薄膜上形成需要轉(zhuǎn)移的圖形。常用掩Cr2O3微 與新器件集信息傳送到光刻的圖形產(chǎn)生器，再將圖案直接轉(zhuǎn)移至對(duì)敏感的掩模版上。此掩模版是由融凝硅土(fusedsilica)的基底覆蓋一層微 與新器件集 掩模版尺寸是為了滿足4：1與5：1的機(jī)中透鏡透光區(qū)域的尺寸；厚度的要求是為了避免襯底而造微納 光學(xué)光刻掩此外，在形成掩模圖形后還需要用保護(hù)膜(1～2m洗，長(zhǎng)時(shí)間在UV射線下仍能保持形狀。微納原圖數(shù)據(jù)的產(chǎn)生：由CAD產(chǎn)生作圖數(shù)據(jù)，形成掩模原圖數(shù)據(jù)產(chǎn)生 圖 圖文 文 電器單電器 微 與新器件集版圖設(shè)計(jì) 鍍鉻基板涂覆EBR膠前烘 照射微 與新器件集掩模版制作12.微 與新器件集微 與新器件集光 系 微 與新器件集光學(xué)成像系統(tǒng)光收集：比如通過(guò)拋物光過(guò)濾：選擇特定波長(zhǎng)的光。比如通過(guò)一系列混光：使區(qū)域的輻照強(qiáng)度均勻。比如通過(guò)光準(zhǔn)直和成形：比如通

微 與新器件集評(píng)價(jià)光 系統(tǒng)的指分辨能精確轉(zhuǎn)移到襯底表面光刻膠上的最小特征尺寸對(duì)準(zhǔn)各個(gè)掩模版與先前光刻在襯底上的圖形互相套準(zhǔn)的精度生產(chǎn)效某次光刻 系統(tǒng)在一小時(shí)內(nèi)能 的襯底數(shù)量聚焦沿著光通路，在圖形聚焦情況下，襯底可以移動(dòng)的距離對(duì)比圖形的光學(xué)反

RNA(Rayleigh DOF

MTF

(

Imax其中：R是分辨率；k是常數(shù)；NA是光學(xué)系統(tǒng)的數(shù)值孔徑，它表征透鏡光收集和聚焦的能力；DOF(DepthofFocus)是聚焦深度；λ是光波長(zhǎng)；MTF是調(diào)制傳輸函數(shù)；I是輻照強(qiáng)度。微納微 與新器件集折 沒(méi)有透鏡的光

掩模經(jīng)過(guò)透鏡的光由透鏡收

掩模的折射

到較少的折射強(qiáng)度圖微 與新器件集減少光的數(shù)值孔徑NA是透鏡NA=2r0/r0微 與新器件集的乘積。NA的定義為NAnsinnsin 2n是影像介質(zhì)的折射率，α是圓錐體光線聚于晶片上一點(diǎn)微 與新器件集RK1K1是系統(tǒng)常數(shù),l是光波的波長(zhǎng),數(shù)值孔徑NA1K1 436 2m365 m248 m193 mNA:透鏡收集折射光線的能 微 與新器件集改善分X微 與新器件集電磁波的波長(zhǎng)和

-

f

1010

RF:MWIR:紅外線;及UV微 與新器件集焦DOFR/2R/22K22K2 G-436 I-365 深紫248 193 微 與新器件集光學(xué)系統(tǒng)的焦深DOF

K2 聚2(微 與新器件集微 與新器件集將光線聚焦在光刻膠的厚度中點(diǎn)可使分辨聚焦中 焦光光刻襯襯微 與新器件集表面平坦化的高分辨率的同時(shí)焦深晶圓表面必須高微 與新器件集 系統(tǒng)光刻必須通過(guò) (shadowprinting)和投影式曝光(projectionprinting)。遮蔽式 (contactprinting)和接近式(proximityprinting)兩種形式。?接觸

光源 弧光透接近光接近襯遮蔽 系統(tǒng)示微 與新器件集 ， 所用的光波波長(zhǎng)，d觸式的分辨率較高(可達(dá)波長(zhǎng)量級(jí))，但在實(shí)際應(yīng)在大多數(shù)生產(chǎn)環(huán)境中并不實(shí)用。接近式時(shí)掩模版與襯10～50m的距離，減小了過(guò)程對(duì)出現(xiàn)衍射，其CD值一般只能達(dá)到2～5m，已經(jīng)不適微 與新器件集接近 系統(tǒng)中的衍微 與新器件集接觸 系微 與新器件集 投影 掃描系統(tǒng)把通過(guò)狹縫的光從掩模版聚焦到襯底上，同襯底而完成。 者結(jié)合在一起的分布掃 微 與新器件集凹面通過(guò)狹縫掃凹面通過(guò)狹縫掃描方掩模凸面梯形掃描方襯光微 與新器件集 b)與圖(c)分別顯微 與新器件集像場(chǎng)的大小(fieldsize，即晶 版則有一速度為晶片速度M微 與新器件集

1又射率n與物鏡孔徑角的一半(a/2)的正弦值的乘積。NA NAnsin

nsin 2

lm/2lm/2 2k2為另一個(gè)與工

微 與新器件集DD光學(xué)經(jīng)歷藍(lán)光(436nm外光(365nm)、深紫外光(248nm)階也有驚人提高(0.160.93)，特征尺寸達(dá)到100nm以下。微 與新器件集 系統(tǒng)的R 。微 與新器件集1，NA值就能大于1必須察時(shí)，聚光鏡的NA值應(yīng)等于或略大于物鏡的NA微 與新器件集微 與新器件集 別有利用248nm的KrF準(zhǔn)分子0.07m的157nm的F2準(zhǔn)分子投影 系微 與新器件集微 與新器件集投 時(shí)的掃描和分布重微 與新器件集主要光 系統(tǒng)比

缺點(diǎn)：微 與新器件集 微 與新器件集微 與新器件集烘(一般溫度為90～120℃，將光刻膠，如圖(b)。如果使用的是正膠，被的光刻圖(c)的左圖。微 與新器件集 微 與新器件集一樣，唯一不同的是未被的光入的半導(dǎo)體區(qū)域而不會(huì)注入有用圖形轉(zhuǎn)移的步驟，將掩模版微 與新器件集 襯底準(zhǔn) 涂膠＆前顯影＆堅(jiān) 刻 去微 與新器件集基本步驟：舊技

微 與新器件集基本步驟：先進(jìn)

光刻膠

顯微 與新器件集光刻工藝流 檢

光學(xué)單 晶柵極氧化多多晶PP微 與新器件集預(yù)烤與底漆層蒸底漆層，附著多晶P阱微 與新器件集光刻膠底漆層，附著光刻多晶P阱微 與新器件集軟烘多晶多晶光刻P阱微 與新器件集對(duì)準(zhǔn)

柵極掩模P阱多P阱多晶光刻對(duì)準(zhǔn) 柵極掩模多晶多晶PP微 與新器件集后烘多晶多晶PP微 與新器件集多晶多晶PP微 與新器件集硬烘多晶多晶PP微 與新器件集圖案檢多晶多晶PP微 與新器件集一、襯底準(zhǔn)微 與新器件集晶微 與新器件集晶 工 超純 微 與新器件集預(yù)處理通常的溫度是100°C底層微 與新器件集預(yù)烤和底漆層蒸預(yù)處理反應(yīng) 底漆晶加熱平HMDS蒸晶加熱平加加熱平脫水烘 底漆層蒸氣旋 微 與新器件集二、涂 微 與新器件集膠不到最初的1％。最

抽真微 與新器件集黏滯微 與新器件集光刻膠厚度與自旋轉(zhuǎn)速在不同的黏滯系數(shù)0

10050272720105 微 與新器件集動(dòng)態(tài)自旋微 與新器件集光刻膠旋~500~30007000微 與新器件集光刻膠旋晶物移除

光刻水套排放

吸排真空系微 與新器件集光刻膠的光刻膠輸配噴晶吸轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集光刻膠回光刻膠回

光刻膠輸配噴晶吸轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集光刻膠光刻膠回

光刻膠輸配噴晶吸轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集光刻膠光刻膠回

光刻膠輸配噴晶吸轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集光刻膠光刻膠回

光刻膠輸配噴晶吸轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集光刻膠光刻膠回

光刻膠輸配噴晶吸轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集光刻膠光刻膠回

光刻膠輸配噴晶吸轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集光刻膠光刻膠回

光刻膠輸配噴晶吸轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集光刻膠光刻膠回

光刻膠輸配噴晶吸轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集光刻膠光刻膠回

光刻膠輸配噴晶吸轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集光刻膠光刻膠回

光刻膠輸配噴轉(zhuǎn)到真空微 與新器件集邊緣球狀物移除法 微 與新器件集化學(xué)式邊緣球狀物移溶 晶吸轉(zhuǎn)至真空微 與新器件集化學(xué)式邊緣球狀物移溶 晶吸轉(zhuǎn)至真空微 與新器件集準(zhǔn)備軟晶吸轉(zhuǎn)至真空微 與新器件集光學(xué)式邊緣球狀物移在對(duì)準(zhǔn) 晶圓邊 (Waferedgeexpose; 光刻晶吸轉(zhuǎn)微 與新器件集光學(xué)式邊緣球狀物移邊緣光刻膠移

圖案化光刻晶吸轉(zhuǎn)至真空微 與新器件集三、前 a 微納 微 與新器件集烘烤微波微波加熱熱氮加熱熱氮晶 吸加熱真 晶 加熱 微 與新器件集加熱晶加加熱微 與新器件集晶圓2.510-8(200mm1C0.5微 與新器件集 nm的UV光譜范圍內(nèi)，有三條強(qiáng)而銳利的發(fā)射線：i線(365nm)、h線(405nm)和g線(436nm)。由于這些波 系統(tǒng)中的光源是準(zhǔn)分子激光器KrF器可以產(chǎn)生248nm的DUV光線，是0.35、0.25和0.18mCMOS工藝的主要光源。ArF193nm的DUV光線，應(yīng)用于0.2m以下CMOS工藝。微 與新器件集250－400250－400100－2504－100

微 與新器件集I-光線和深紫365一般使用在0.35mKrF2480.25m,0.18m0.13mArF準(zhǔn)分子激光,1930.13F2準(zhǔn)分子激光1570.10m微 與新器件集光線和深紫當(dāng)波長(zhǎng)為180nmSiO2157nmF2化鈣(CaF2)0.035m微 與新器件集 燈ghi微 與新器件集控 微 與新器件集 子.因此讀數(shù)比實(shí)際值來(lái)的低。要把光源校正到所需的水 微 與新器件集 轉(zhuǎn)動(dòng)平 對(duì)準(zhǔn)標(biāo) ／伸微 與新器件集對(duì)準(zhǔn) 的工接觸式印微 與新器件集接觸式印光透晶晶微 與新器件集接觸式印紫外 掩模光刻N(yùn)微 與新器件集鄰接式印掩模版距晶圓表面約~10 分辨率:>3m微 與新器件集鄰接式印光透掩模光刻

~10晶微 與新器件集鄰接式印~10

紫外

掩模NN微 與新器件集投影式印掩模版對(duì)晶圓,1:1分辨率大約1m微 與新器件集投影式印光透掩模光刻微 與新器件集掃描投影 系光 狹

透掩模微 與新器件集最小圖形尺寸0.25m以下微 與新器件集來(lái)的普答：10:1圖像縮小會(huì)比5:1的圖像縮小有較佳的光學(xué)光刻分辨率.然而他的掩模版面積只有5:1縮小比例掩模版的四分之一,這表示總共的時(shí)微 與新器件集步進(jìn) 系

倍縮掩模晶圓圓平微 與新器件集光 參考記

對(duì)準(zhǔn)激倍縮掩模激 投影透YX晶 晶圓平

儀鏡面駐波 相相過(guò)相不相不平均強(qiáng)度光刻膠的表

襯底的表微 與新器件集駐波光刻過(guò) 襯不微 與新器件集

/2n間反射光刻 駐反射襯底表微 與新器件集 微 與新器件集有和沒(méi)有底部防反射涂層光刻膠 效微 與新器件集后烘烤可減少駐光刻襯微 與新器件集晶圓 光刻膠關(guān)鍵尺寸損失(CDloss)微 與新器件集和后烘焙結(jié)束后，光刻膠層中的潛在圖形要通過(guò)顯影液處感光區(qū)的正膠經(jīng)后成為羧酸，可以被堿性顯影液中和，反應(yīng)生成的胺和金屬鹽快速溶解于顯影液中。經(jīng)的正膠是逐層溶較小。對(duì)負(fù)膠來(lái)說(shuō)，非區(qū)的負(fù)膠在顯影液中首先形成凝膠體，然后再分解，這就使整個(gè)負(fù)膠層都被顯影液而膨脹變形。為提高分辨率，目前幾乎每種光刻膠都配有顯影液。 去離子水(DI微 與新器件集影響顯影效果的主要因素有時(shí)間、前烘溫度／時(shí)顯影之后要通過(guò)光學(xué)顯微鏡、SEM檢微 與新器件集顯影劑溶解光刻從掩模版或倍縮三個(gè)基本步微 與新器件集顯影工藝的三個(gè) 微 與新器件集顯影[TetraMethylAmmoniumHydride,TMAH, 洗滌

微 與新器件集光刻掩光刻光刻薄襯襯薄光刻膠襯薄薄薄光刻薄薄光刻襯襯襯刻 顯微 與新器件集不同顯影步驟所造成的光刻光刻

光刻襯不完全顯襯襯襯光刻 光襯襯顯影不

過(guò)度顯微 與新器件集自旋顯影系統(tǒng)示超純 晶

顯影水套真微 與新器件集光學(xué)式的邊緣球狀物光光 光刻晶吸轉(zhuǎn)微 與新器件集光學(xué)式的邊緣球狀物光的光刻

光刻晶吸轉(zhuǎn)微 與新器件集應(yīng)用顯影的光刻

顯影液輸配噴轉(zhuǎn)至真空微 與新器件集應(yīng)用顯影的光刻

轉(zhuǎn)至真空微 與新器件集顯影液自邊緣光刻膠移

圖案化光刻晶吸轉(zhuǎn)至真空微 與新器件集超純水

轉(zhuǎn)至真空微 與新器件集晶吸轉(zhuǎn)至真空微 與新器件集準(zhǔn)備好到下一個(gè)晶吸轉(zhuǎn)微 與新器件集漿料式漿料顯影晶 整個(gè)晶圓

微 與新器件集典型的顯影檢驗(yàn)(DIdevelopinspect100～400高倍顯微鏡/SEM/AFM

微 與新器件集通常堅(jiān)膜的溫度高于前烘和后烘焙溫度，又稱光刻膠的溶劑含量更少，但同時(shí)會(huì)增加去膜的。堅(jiān)膜之后還需通過(guò)UV輻照和加熱對(duì)光刻膠進(jìn)行光學(xué)穩(wěn)定 微 與新器件集10013012微 與新器件集光刻膠流襯光刻 光刻襯正常烘 過(guò)度烘微 與新器件集度、的強(qiáng)度和時(shí)間以及顯影劑和狀況。微 與新器件集膠為 族 如H24H22光。微 與新器件集或鋁)，薄膜的厚度必須小于光

掩模光刻金屬微 與新器件集圖案檢掃描式電子顯微鏡(Scanningelectron微 與新器件集答：因?yàn)閳D形尺寸(0.25m=2500?)比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)還要短，其范圍是從3900?~7500?微 與新器件集電子式顯

多的二次電襯襯微 與新器件集圖案檢x微 與新器件集對(duì) 的例 微 與新器件集關(guān)鍵尺

好的 傾斜的邊微 與新器件集圖案檢微 與新器件集晶圓軌道機(jī)—步進(jìn)機(jī) 微 與新器件集晶圓加熱平 自旋機(jī)步進(jìn)軌道機(jī)步進(jìn)顯影劑分

加熱平 軌微 與新器件集預(yù)烤和底漆層蒸加熱平 自旋機(jī)步進(jìn)軌道機(jī)步進(jìn)顯影劑分

加熱平 軌微 與新器件集光刻膠加熱平 自旋機(jī)步進(jìn)軌道機(jī)步進(jìn)顯影劑分

加熱平 軌微 與新器件集軟烘加熱平 自旋機(jī)步進(jìn)軌道機(jī)步進(jìn)顯影劑分

加熱平 軌微 與新器件集對(duì)準(zhǔn)加熱平 自旋機(jī)步進(jìn)軌道機(jī)步進(jìn)顯影劑分

加熱平 軌微 與新器件集后烘加熱平 自旋機(jī)步進(jìn)軌道機(jī)步進(jìn)顯影劑分

加熱平 軌微 與新器件集加熱平 自旋機(jī)步進(jìn)軌道機(jī)步進(jìn)顯影劑分

加熱平 軌微 與新器件集硬烘加熱平 自旋機(jī)步進(jìn)軌道機(jī)步進(jìn)顯影劑分

加熱平 軌微 與新器件集晶圓加熱平 自旋機(jī)步進(jìn)軌道機(jī)步進(jìn)顯影劑分

加熱平 軌微 與新器件集晶圓軌道機(jī)—步進(jìn)機(jī)整合系晶圓反應(yīng)

旋涂

冷卻平冷卻平

軌道機(jī)器顯影

加熱平

步進(jìn)晶圓移動(dòng)方微 與新器件集堆棧式軌道顯影旋涂

冷卻平預(yù)處理反應(yīng)微 與新器件集光學(xué)光刻的局限和分辨率增提供更高的分辨率、更深的聚焦深度和更大的范圍一直是光學(xué)系統(tǒng)發(fā)展的目標(biāo)。通過(guò)縮短裝置的波長(zhǎng)、增大數(shù)值孔徑以及開(kāi)發(fā)新的光刻膠(如CADUV光刻膠)可以達(dá)到提高分提高聚焦深度的措施：DOF 微 與新器件集1、使用更昂貴的材料：如將光波波長(zhǎng)減小到157nm常聚焦深度越大，越適合量產(chǎn)。4、NA這是因?yàn)槊繐Q一種源，相關(guān)的設(shè)備如微 與新器件集光寬容度一直是光學(xué)圖形系統(tǒng)發(fā)展的。已經(jīng)可以用縮短光 微 與新器件集相移掩模版(phase-shiftingmask，PSM)是一項(xiàng)重要的分辨微 與新器件集 以使光學(xué)的分得光波涉而增強(qiáng)縫微 與新器件集薄 鉻膜圖

相位移旋涂d 石英基d(nf1)=nf:相位移旋涂的微 與新器件集薄 鉻膜圖 相位移旋涂 石英基d(ng1)=ng:石英基板的折微 與新器件集一般掩模 相位移掩模相 相位移旋涂

光的總強(qiáng)光的總相襯襯襯襯

襯襯襯襯微 與新器件集proximitycorrection，OPC)；此法是利用鄰近的次解能力。例如，一個(gè)方形的接觸孔(contacthole)，當(dāng)其尺幾何圖形，可以得到較準(zhǔn)確的方形圖像。b.優(yōu)化光線照射掩模版的角度，稱為離軸照明(off-axisillumination，OAI)；c.控制光線照射的偏振度。 微 與新器件集 射，這些衍射光的疊加會(huì) 于模型的OPC。

微 與新器件集NA必須足夠大才能充分收的光束，但NA增大又會(huì)使DOF減小。度，第0級(jí)衍射光不再垂直入射，DOF便可增大，相當(dāng)于在相同NA下提高微 與新器件集需要使用OPC來(lái)進(jìn)一步提高對(duì)OAIPSM100微 與新器件集高產(chǎn)率、好的分辨率、低成本且容易操作是技術(shù)的基本要求。為了滿足深亞微米工藝，光學(xué)圖形技術(shù)仍未解決。雖然可以利用PSM和OPC來(lái)延長(zhǎng)光學(xué)圖形的使用期限，但是復(fù)雜的掩代替透鏡組件間的空氣，可以設(shè)計(jì)出NA大于1.0的光學(xué)系統(tǒng)。例如，水對(duì)波長(zhǎng)193nm的深紫外光吸收率很低且折射率高 所以NA值在理論上可大于1.44。將1.3NA高數(shù)值孔徑和分辨率增強(qiáng)技術(shù)可以使193nm光刻工藝的最小線寬微 與新器件集線寬TNamoT1150iT臺(tái)積TT1700Fi2006微 與新器件集未來(lái)的0

光刻技下一世代的刻技

微 與新器件集未來(lái)的趨193157當(dāng)波長(zhǎng)為180nm或更短時(shí)，硅玻璃會(huì)強(qiáng)力吸收紫極紫外線(ExtremeUV微 與新器件集下一世代的光刻技術(shù)(NGL)——非光 技 的最小線寬已經(jīng)達(dá)到0.10m以下，已接近光學(xué)技術(shù)的極限。因此，新一代技術(shù)正在替代光學(xué)來(lái)完成深亞微米甚至納米級(jí)的微電子器 光，即不用掩模版而以聚焦直接對(duì)光刻膠。目前它主要用來(lái)制作掩模版，可以完成0.1～0.25m的超微細(xì)加工，但很少用于對(duì)硅片直接。撞發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而完成的。微 與新器件集 最小線寬亞微米(0.1m)以下的微細(xì)幾 子束光刻機(jī)大直徑晶片的產(chǎn)率低，在分辨率小于0.25μm時(shí)，須盡可能提率，故要采用與器件最小尺寸相容的最大束徑。微納圖形 主要用于掩模作只有相當(dāng)少的電子束裝置是用于將 直接對(duì)光刻膠 而不需使用掩模右圖為 圖形 系統(tǒng)的裝置。具有適當(dāng)電流密度的 的部；用鎢熱發(fā)射陰極或是B單晶來(lái)做電子槍；聚焦透鏡是用來(lái)將 聚焦成直徑為10nm5。

微 與新器件集束的開(kāi)關(guān)；偏移轉(zhuǎn)圍內(nèi)，將聚焦到襯底上掃描區(qū)域(scanfield)區(qū)域(典型為1cm)通常比位以便

微 與新器件集微主束 光刻前向散背散微 與新器件集聚 (rasterscan)和矢量掃描(vectorscan電子 電子消隱電對(duì)于許 積一般只占總面積的微 與新器件集需要的區(qū)域則適時(shí)微納 微 與新器件集 (Gaussianspotbeam，即圓形 (variahleshapedbeam)投影與單元投影(cellprojection)。在可變形狀系統(tǒng)中，矩形繪圖的面積大小及長(zhǎng)寬比例可調(diào)整，它有可同時(shí)數(shù)個(gè)地址域的優(yōu)點(diǎn)。因此在向量掃描方法中，利用可變形狀可比利用傳統(tǒng)的高斯點(diǎn)狀法擁有較高的微 與新器件集 的幾何圖案，圖(c)的最右邊為此法的圖示。單元投影技 微 與新器件集可變 單元投微 與新器件集 技術(shù)的SCALPEL(scatteringwithangularlimitationprojectionelectron-beamlithography，散 微 與新器件集有限角度散射投影式電子光刻技術(shù)入射透透晶圓上的影SCALPELwriting微 與新器件集 PE 為對(duì)于100nm時(shí)代，光學(xué)掩模版在制作時(shí)需考慮光學(xué) 微 與新器件集光刻膠(EBR：electronbeamresist)是一種聚合物，性正性電子光刻膠：PMMA、PBS，分辨率0.1m或更好。>斷負(fù)交 微 與新器件集鄰近 微 與新器件集 后正好等于總的劑量。由于分段增加了計(jì)算機(jī)工微 與新器件集圖(a)為用計(jì)算機(jī)計(jì)算的初始能量為20keV的100個(gè)電子軌跡，射入厚硅襯底上一個(gè)厚度為0.4m的PMMA薄膜層。此 沿z軸方向入射，的深度約為同一數(shù)量級(jí)(約3.5m)。另外，許多電子也因經(jīng)歷微 與新器件集有效地輻照到距束中心點(diǎn)幾微米 域，將會(huì)影響到附近區(qū)的，此現(xiàn)確的劑量。微納二、XX射 方法，X射線通過(guò)1:1的掩模進(jìn) X射線有效利用了于50nm)，且比 大規(guī)模生產(chǎn)。但X射線也存在一些問(wèn)題尚待解決，如X射線不易備比較等等。

真氦氣 微 與新器件集 微 與新器件集X射線的波長(zhǎng)一般選擇在0.2～4nm之間。掩模是X射線系統(tǒng)中最和最關(guān)鍵的部分，X射線掩模版的看好能用在生產(chǎn)。掩模襯底：用LPCVD制成薄膜片(1-2膜(約0.5m)。掩模圖形：掃描光刻微納 在X射線波段靈敏度非常低，曝級(jí)。針對(duì)特定波長(zhǎng)的X射線，可 光刻膠作為X射微 與新器件集X-光印 X-光 金金光刻微 與新器件集光學(xué)式掩模版和X光掩玻 金鉻

X微 與新器件集

超紫外 光技術(shù)。超紫外光波長(zhǎng)10～14nm，在不降低產(chǎn)出率情況下，最小線寬可達(dá)30nm(以PMMA為光刻膠)。但系統(tǒng)制造難度很大， 系統(tǒng)激光產(chǎn)生的等離子體或是同步輻射(synchrotronradiation)可提供波長(zhǎng)為10～14nm的極遠(yuǎn)紫外光源給EUV系統(tǒng)。EUV的利用掩蓋的平硅襯底或玻璃襯底做成的掩模版空片(maskblank)上。EUV反射光是由掩模版上的非圖案區(qū)(收層區(qū))，通過(guò)四倍的微縮照相將圖案轉(zhuǎn)移至晶片上的薄光刻膠層。EUV圖形已經(jīng)證實(shí)可利然而，制造EUV系統(tǒng)幾項(xiàng)，因?yàn)樗械牟牧蠈?duì)EUV光都有強(qiáng)的吸收能力，所以過(guò)程必須在真空下進(jìn)行。照相機(jī)必微 與新器件集像一樣，當(dāng)具有一定能量的離子束照射光刻膠時(shí)，可使應(yīng)，因此離子束比光學(xué)、X射線或 分辨率。離子束的另一個(gè)特點(diǎn)是，許多光刻膠(如PMMA)對(duì)離子比對(duì)電子更為靈敏，因此可縮短時(shí)間。 的裝置，離子源來(lái)源于Ga+或H+。后者類似于5倍微 模襯底材料要盡量薄(0.1m 微 與新器件集離子束比光學(xué)、X射線與圖形技術(shù)有更高射。它最主要的應(yīng)用為修補(bǔ)光學(xué)圖形用的掩模版，因微 與新器件集子束情況作比較]。在硅襯底中，背散射幾乎完全，只有以金為襯底時(shí)有少量的背散射。然而，離子束圖形可能到隨機(jī)(或微 與新器件集離子束光刻微 與新器件集 的設(shè)想，IC制作技術(shù)將在2010年時(shí) 微 與新器件集主要的光刻設(shè)備仍是光學(xué)系統(tǒng)。限制光學(xué)分辨率辨率增強(qiáng)技術(shù)(如PSM、OAI和OPC)和高數(shù)值孔徑技術(shù)的發(fā)展，光學(xué)在100nm線寬以下仍是主流技術(shù)。 技術(shù)有超紫外光(EUV)、X射線和 等。雖然各種方法都具有100nm或更高的分 微 與新器件集各 X源有有有法是是是是<8英寸硅片產(chǎn)率(pcs掩?？s44414是是是是否光刻膠是是否是否微 與新器件集輻微 與新器件集化學(xué)安H2SO4H2O2 (Hg,Cl2(F2微 與新器件集機(jī)械 電力安高壓的電力標(biāo)示鎖上以防止高壓電力被微 與新器件集輻射紫外光可以斷裂紫外光在食物工藝中微 與新器件集刻蝕工刻蝕的定微 與新器件集柵極掩模版

微 與新器件集柵極掩模 柵極掩模

微 與新器件集顯影/硬烘

微 與新器件集刻蝕多

微 與新器件集

微 與新器件集光刻膠

微 與新器件集離子

微 與新器件集快速加熱柵極氧化

微 與新器件集刻蝕品質(zhì)因素(Figuresof微 與新器件集分優(yōu)缺一般來(lái)說(shuō)，濕法刻蝕的特征尺寸不小于3m。目前，濕法化7- 3光刻光刻光刻光刻蝕深襯襯薄 襯襯微 與新器件集

氮化氧化

W W金 1,

質(zhì)1P型阱P型外延P型

N型阱

W,接觸-

微 與新器件集微 與新器件集刻蝕

刻蝕速率=t

刻蝕d=d0-d1(?)是厚度改變；t是刻蝕時(shí)間微 與新器件集

例：PE-TEOSPSG16:1BOE°Ct1.7μmt1.117000-ER 1

6000微 與新器件集微 與新器件集N

x)2(x

x)2

x)2(x

x)2x

Nx2x3N(NU大—極小均勻性)：NU(%)=(Emax-Emin)/2EaveEmax

微 與新器件集 E SE2硅硅微 與新器件集PE-TEOSPSG6000?/min，硅的刻蝕速率是30?/min,PSG對(duì)硅的選擇性選擇性

200:微 與新器件集薄

微 與新器件集

底切，I微 與新器件集微 與新器件集 微 與新器件集微 與新器件集

薄過(guò)刻蝕之后薄微 與新器件集氧等離子體灰化工藝(Oxygenplasmaashing)：去微 與新器件集

過(guò)刻蝕不薄膜2線薄膜2薄膜

薄膜2的殘余物微 與新器件集

微 與新器件集(HF)的混合液HNO3和表面的硅反應(yīng)產(chǎn)生氧化薄層，然Si+4HNO3=SiO2+2H2O+SiO2+6HF=H2SiF6+Si+2HNO3+6HFH2SiF6+2HNO2+微 與新器件集選擇刻蝕液配方是：HF／HNO3／CH3COOH(138)，它對(duì)不同晶面的原子鍵密度不一樣，導(dǎo)致刻蝕速率不稱R()>R()>刻N(yùn)H2)、酚(PH2NCH2H-6H4(OH)液。件 。微 與新器件集硅硅硅硅硅

LPCVD氮硅硅硅硅微 與新器件集，，微 與新器件集WbW02lcot54.7 WbW0 如果使用的是110晶向的硅，實(shí)際上會(huì)在溝槽的邊緣得到兩個(gè)垂直的面，這微 與新器件集SiO2+6HF=SiF6+2H2O+在HFNH4FpHNH4F=NH3+bufferedHFsolution)或氧化層緩沖刻蝕液(BOE:buffered微 與新器件集

微 與新器件集典型刻蝕速率為10nm/min。微 與新器件集4%:3.5%:19.5%)進(jìn)行刻蝕，刻蝕溫度為30～80C，微 與新器件集過(guò)氧化氫(H2O2H2SO4)1:1H2O2鈦氧化形成TiO2，同時(shí)H2SO4和TiO2反應(yīng)并且移除，H2O2使硅和金屬硅化物氧化形成SiO2H2SO4不會(huì)和SiO2反應(yīng)

nn-柵極氧化層n

柵極氧化

Cl25250需要氧化物CVD微 與新器件集微納Br2-CH3OH、NaOH-H2O2、NH4OH-H2O2-H2O以及出晶體缺陷，且刻蝕速率很慢。例如H2SO4:H2O2:H2O＝811的刻蝕液，對(duì)(111)鎵面的刻蝕速率是m/min，對(duì)其它各面是0.4m/min。H3PO4:H2O2:H2O＝3150111)鎵面的刻蝕速率是0.4微 與新器件集材材刻蝕刻蝕速率HF＋HNO3＋H2O(P刻蝕液HAc＋H3PO4＋H3PO4＋HNO3＋HNO3＋HCl＋WKH2PO4＋K3Fe(CN)6＋微 與新器件集微 與新器件集潛藏 微 與新器件集。 厚度，l為光刻 。各向異性度

1l1Rl 1 f f

微 與新器件集、反應(yīng)離子刻蝕(reactiveionetching，RIE)、濺射刻蝕、磁場(chǎng)增強(qiáng)絕緣襯

光刻h

l

干法分等離子刻濺射刻蝕／離子反應(yīng)離子刻刻蝕原兩種方法結(jié)刻蝕過(guò)化學(xué)(物理效應(yīng)很物化學(xué)＋物主要參刻蝕系統(tǒng)壓力、功率優(yōu)各向異性好、工藝控缺刻蝕選擇性相對(duì)較差微 與新器件集壓強(qiáng)范圍壓強(qiáng)范圍反應(yīng)離子刻蝕感應(yīng)／變壓器耦合等離子體刻蝕(ICP/微 與新器件集1

低壓高密ECR、

單硅刻 微 與新器件集蝕選擇性較差。因此，干法刻蝕系統(tǒng)通常裝配監(jiān)視系統(tǒng)pointdetectionsystem)。對(duì)襯底表面的激光 d

硅化物／多晶硅層刻射率(氦氖激微 與新器件集成的帶能量離子所增強(qiáng)或。等離子體刻蝕工藝過(guò)程包生；反應(yīng)劑以擴(kuò)散方式通體邊界層到達(dá)襯底表面；在微 與新器件集等離

氣 擴(kuò)散至表吸

薄反4薄反4

擴(kuò)散至對(duì) 脫

邊界 鞘微 與新器件集 微 與新器件集微 與新器件集(opticalemissionspectroscopy，OES)來(lái)測(cè)量這些微 與新器件集是終點(diǎn)探測(cè)(endpointdetection)系統(tǒng)。激光度量法(1aserinterferometry)用來(lái)持續(xù)晶層界面的上界面與下界面的反射光的相位。因此微 與新器件集長(zhǎng)=632.8nm的氦

d微 與新器件集波長(zhǎng)波長(zhǎng)Cl2,多晶OFNCF4和FOPSG,CF4和PWF

微 與新器件集

光刻出 離

多非等向

刻蝕自

斷刻蝕副產(chǎn)微 與新器件集阻絕機(jī)制表面化學(xué)沉積；濺鍍光刻膠且/或刻蝕化學(xué)反應(yīng)的副底部沉積物撞離

光刻離

光刻

側(cè)壁的被刻蝕的或分

刻蝕自

刻蝕副微 與新器件集Ti微 與新器件集較小的質(zhì)晶,<150mm或6降流式刻蝕和桶狀刻蝕系統(tǒng)電子回 等離子微 與新器件集微 與新器件集微波或

工藝氣

等離子等離子

刻蝕反應(yīng) 晶微 與新器件集 等離刻 晶氣 抽至真空進(jìn) 入 刻蝕通 微 與新器件集

反應(yīng)室箱晶等離到真空微 與新器件集RIE

等離子工藝氣等離子工藝反晶

磁場(chǎng)副產(chǎn)品被

冷卻晶背的氦

夾RF微 與新器件集微 與新器件集等離 鞘晶微 與新器件集冷卻晶圓夾晶晶密封O水冷式的陰極氦微 與新器件集E 等離子晶

可導(dǎo)熱但導(dǎo)電的墊偏 夾氦微 與新器件集高密度等離子體(HDP)源電子回 微 與新器件集微 與新器件集工藝氣

射頻工藝反應(yīng)晶副產(chǎn)品到

等離子

射頻晶背氦冷卻系微 與新器件集微 與新器件集微 與新器件集腔、TiW刻蝕反應(yīng)腔與鈍化層剝蝕(strippassivation)反 微 與新器件集 濺射刻蝕系微 與新器件集理濺射和化學(xué)反應(yīng)的刻蝕機(jī)制。與濺射刻蝕的主要區(qū)別微 與新器件集微 與新器件集

微 與新器件集微 與新器件集當(dāng)此頻率等于外加微波的頻率時(shí)，電子能量與外加生 合造成大量的分解與電離EC為10，R10-。右圖顯示EC進(jìn)EC。供，EC等離子體系統(tǒng)也可用積EC體可高效率地將反應(yīng)物激，并使得薄膜淀積在室溫下即可完成而不需要熱。

微 與新器件集磁場(chǎng)中電子螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)頻率：ωe當(dāng)所用的微波頻率等于ωe：ωMW=ω 條件不會(huì)因固定的ωMW和Ω改變電子回旋半徑,rvt/ω