光刻工藝完整版本

光刻工藝和刻蝕工藝未來幾代硅技術(shù)對光刻的要求DRAM供貨的首年199719992003200620092012DRAM位/片256M1G4G16G64G256G最小特征尺寸nm-孤立線條MPU200140100705035最小特征尺寸nm-密集線條DRAM2501801301007050接觸孔2802001401108060柵CD控制3σnm201410754對準(zhǔn)（均值＋3σnm）856545352520聚焦深度μm0.80.70.60.50.50.5缺陷密度（每層/m2）1008060504030未來幾代硅技術(shù)對光刻的要求DRAM供貨的首年199719992003200620092012@缺陷大小nm@80@60@40@30@20@15DRAM芯片尺寸mm228040056079011201580MPU芯片尺寸mm2300360430520620750視場nm22×2225×3225×3625×4025×4425×52曝光技術(shù)248nm248nm248nm193nm193nmDUVDUVorDUVDUV193nmororDUV??最少光刻版數(shù)2222/242424/2626/2828CAD設(shè)計系統(tǒng)系統(tǒng)一般具有各種庫，庫中容納了已知蝕可行的一些以前的設(shè)計，可以從庫中將基本功能塊或電路剪切下來，并粘貼到新的設(shè)計中使用軟件工具來輔助布線另一些工具檢查設(shè)計，以確保沒有違反設(shè)計規(guī)則的情形有電路級和系統(tǒng)級的模擬工具，可預(yù)言新設(shè)計的性能未感光的光刻膠溶于顯影溶液，稱為負(fù)性光刻膠感光的光刻膠溶于顯影溶液的稱為正性光刻膠光刻膠光刻膠由三部分組成：1，感光劑；2，增感激；3，溶劑。負(fù)性光刻膠依曝光時抗蝕劑結(jié)構(gòu)變化的方式，又有兩種典型類型。一種是利用抗蝕劑分子本身的感光性官能團，如雙健等進行交鏈反應(yīng)形成三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)另一種是利用交鏈劑(又稱架橋劑)進行交聯(lián)形成三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。聚烴類—雙疊氮系光致抗?fàn)T劑就是屬于這一類聚乙烯醇肉桂酸酯利用抗蝕劑分子本身的感光性官能團發(fā)生的光聚合反應(yīng)如式：遇光照射時發(fā)生分解反應(yīng)，放出氮氣，變成氮游離基，然后再與樹脂上的雙健發(fā)生反應(yīng)，而成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的不溶性物質(zhì)交鏈劑雙疊氮化合物正型光致抗蝕劑鄰疊氮萘醌類化合物在紫外光照射下發(fā)生分解反應(yīng)，放出氮氣，同時分子的結(jié)構(gòu)經(jīng)過重排形成五元環(huán)烯酮化合物，遇水經(jīng)水解生成茚基羧酸衍生物抗蝕劑名稱PMMAPMMAAZ2400HuntWX159厚度nm21.81.5分辨率μm1.50.51.51-1.5遠紫外光抗蝕劑電子束抗蝕劑名稱PMMACOPPBSCMSOEBR100OEBR1000OEBR1030極型+-+--++靈敏度/μCcm-2(電子能量20kV)40-800.2-0.40.8-1.60.3-0.60.8-1503對比度2-30.9-1.21.3-21.41.61.60.4分辨率μm0.110.50.50.50.30.3通常的厚度μm10.30.40.30.30.3衡量光刻膠好壞的標(biāo)準(zhǔn)1，感光度2，分辨率3，粘度及固態(tài)含有率4，穩(wěn)定性5，抗蝕性6，黏附能力7，針孔密度光源現(xiàn)代曝光系統(tǒng)所產(chǎn)生的像是受衍射限制的，而衍射效應(yīng)又與曝光輻射的波長有很強的聯(lián)系從歷史看，多數(shù)的光刻系統(tǒng)都使用弧光燈作為主要光源，內(nèi)含有汞蒸汽，用光刻的燈消耗大約1千瓦功率常用的汞二種特征波長：436nm（g線）和365nm（i線）20世紀(jì)90年代早期，多數(shù)的光刻機使用g線，在0.35μm這一代中，i線步進光刻機是主宰在深紫外光這一段，最亮的光源要數(shù)準(zhǔn)分子激光，最有興趣的二種源:KrF（248nm）和ArF（193nm），一般有二種元素，一種是惰性氣體，一種是含鹵化合物準(zhǔn)分子激光的主要問題激光的可靠性和壽命鏡頭系統(tǒng)中光學(xué)元件對曝光波長的透明度尋找合適的光刻膠248nm（KrF）,這些問題已解決，這種源已用于0.25μm和0.18μm的商品生產(chǎn)ArF極有可能成為0.13μm和0.1μm技術(shù)的光源0.1μm以后的景象還不明朗深紫外光刻膠標(biāo)準(zhǔn)DNQ膠的量子效率達到約0.3，這類膠最多只能提高大約3倍的靈敏度化學(xué)增強膠使用不同的曝光過程，入射光子與感光酸生成劑分子反應(yīng)，產(chǎn)生酸分子，酸分子在后續(xù)的光刻膠烘烤過程中起到催化劑作用，使得曝光區(qū)域光刻膠的特性改變化學(xué)增強膠的總量子效率，是起始的光和感光酸生成劑反應(yīng)效率，乘以后續(xù)催化反應(yīng)的次數(shù)，所得到的乘積DNQ靈敏度100mJcm-2化學(xué)增強膠靈敏度-20-40mJcm-2晶片上形成抗蝕膜圖形是供形成晶片表面圖形之用的，形成方法有二：其一是直接掃描法，就是按照圖形設(shè)計數(shù)據(jù)直接在晶片的抗蝕膜上掃描曝光圖形其二是復(fù)印法，就是將掩摸圖形復(fù)印到晶片上的抗蝕膜上。首先制作掩模圖形，然后通過涂抗蝕劑、預(yù)烘、曝光、顯影等步驟完成復(fù)印任務(wù)曝光技術(shù)直接影響到微細圖形加工的精度與質(zhì)量圖形的形成光學(xué)曝光a,接觸式b,接近式c,投影式三種方法的比較接觸曝光：光的衍射效應(yīng)較小，因而分辨率高；但易損壞掩模圖形，同時由于塵埃和基片表面不平等，常常存在不同程度的曝光縫隙而影響成品率。接近式曝光：延長了掩模版的使用壽命，但光的衍射效應(yīng)更為嚴(yán)重，因而分辨率只能達到2—4um左右。投影式曝光：掩模不受損傷，不存在景深問題提高了對準(zhǔn)精度，也減弱了灰塵微粒的影響，已成為LSI和VLSI中加工小于3um線條的主要方法。缺點是投影系統(tǒng)光路復(fù)雜，對物鏡成像能力要求高。電子束曝光優(yōu)點：分辨率比光學(xué)曝光高，能掃描最小線寬0.1um的微細圖形；掃描電子束曝光不需要掩模版，可縮短加工周期；能大大提高加工精度?！氯秉c：設(shè)備復(fù)雜，成本昂貴；完成全部圖形曝光需較長時間。掩模制備困難。電子束曝光方法主要有掃描式和投影式（分為攝像管式和透射電子成像式二種）兩種其它曝光方法X射線曝光方法離子束曝光方法光刻工藝過程光刻過程涂膠，前烘，曝光，顯影，堅膜，腐蝕和去膠等七個步驟。光刻工藝過程示意圖曝光時影響分辨率的因素1．掩模版與光刻膠膜的接觸情況2．曝光光線的平行度3．光的衍射和反射4．光刻膠膜的質(zhì)量和厚度5．曝光時間6．掩模版的分辨率和質(zhì)量腐蝕方法有兩種類型：濕式化學(xué)腐蝕干式等離子體腐蝕濕式化學(xué)腐蝕

SiO2

的腐蝕氟化銨在SiO2

腐蝕液中起緩沖劑的作用。這種加有氟化銨的氫氟酸溶液，習(xí)慣上稱為HF緩沖液。常用的配方為：HF:NH4F:H2O=3ml:6g:10ml二氧化硅的腐蝕速率與溫度的關(guān)系氮化硅腐蝕對于厚度為10-2μm的較薄氮化硅膜，可以用HF緩沖液進行腐蝕。對于厚度較厚的氮化硅膜，再放入180℃的熱磷酸中繼續(xù)刻蝕圖形窗口內(nèi)的Si3N4膜。鋁的腐蝕目前常用的腐蝕液有磷酸及高錳酸鉀腐蝕液磷酸與鋁的反應(yīng)式高錳酸鉀腐蝕液的配方為：高錳酸鉀與鋁的反應(yīng)式干式等離子體刻蝕等離子體刻蝕利用氣體分子在強電場作用下，產(chǎn)生輝光放電。在放電過程中氣體分子被激勵并產(chǎn)生活性基，這些活性基可與被腐蝕物質(zhì)反應(yīng)，生成揮發(fā)性氣體而被帶走。等離子體刻蝕常用的工作氣體是四氟化碳CF4——→CF3*+CF2*+CF*+F*F*與硅、SiO2或Si3N4作用時，則反應(yīng)生成可揮發(fā)的SiF4

等氣體鋁是活潑金屬，和氯很容易起化學(xué)反應(yīng)，可用氯等離子體腐蝕去膠溶劑去膠，去膠劑常用含氯的烴化物，并含有表面濕潤劑氧化去膠，常用的氧化劑有濃硫酸，H2SO4:H2O2(3:1)混合液，也可用Ⅰ號洗液(NH4OH:H2O2:H2O=1:2:5)煮沸，使膠層碳化脫落而除去；還有氧氣去膠。等離子體去膠，氧氣在強電場作用下電離產(chǎn)生的活性氧，使光刻膠氧化而成為可揮發(fā)的CO2、H2O及其他氣體而被帶走。光刻質(zhì)量分析浮膠1，操作環(huán)境的濕度過大；2，二氧化硅表面不凈；3，前烘不足或過度；4，曝光或顯影不合適；5，腐蝕不當(dāng)造成浮膠。鉆蝕1，光刻掩膜版質(zhì)量不好，版上圖形邊緣不齊并有毛刺等。2，光刻膠過濾不好，顆粒密度大。3，硅片有突出的顆粒，使掩膜版與硅片接觸不好，圖形出現(xiàn)發(fā)虛現(xiàn)象。4，氧化層的厚度差別太大。針孔①氧化硅薄膜表面有外來顆粒，使得涂膠時膠膜與基片表面未充分沾潤，留有未覆蓋的小區(qū)域，腐蝕時產(chǎn)生針孔。②光刻膠中含有固體顆粒，影響曝光效果，顯影時剝落，腐蝕時產(chǎn)生針孔。③光刻膠膜本身抗蝕能力差，或膠膜太薄，腐蝕液局部穿透膠膜，造成針孔。④前烘不足，殘存溶劑阻礙抗蝕劑交聯(lián)，或前烘時驟熱，引起溶劑揮發(fā)過快而鼓泡，腐蝕時產(chǎn)生針孔。⑤曝光不足，交聯(lián)不充分，或曝光時間過長，膠層發(fā)生皺皮，腐蝕液穿透膠膜而產(chǎn)生腐蝕斑點。⑥腐蝕液配方不當(dāng)，腐蝕能力太強。⑦掩模版透光區(qū)存在灰塵或黑斑，曝光時局部膠膜末曝光，顯影時被溶解，腐蝕后產(chǎn)生針孔。小島1，在光刻版上不透光的區(qū)域中存在著小孔或透光點。2，光刻膠中的大顆粒不溶物質(zhì)殘存于二氧化硅的表面。3，曝光過度，使的局部區(qū)域顯影不干凈或顯影不充分，殘留光刻膠底膜。制版技術(shù)制版技術(shù):根據(jù)器件的參數(shù)要求，按照選定的方法制備出生產(chǎn)上所要求的掩模圖形，并以一定間距和布局，將圖形重復(fù)排列于掩?；迳?，進而復(fù)制批量生產(chǎn)用的掩模版，供光刻工藝使用。掩模是光刻工藝加工的基準(zhǔn)，掩模質(zhì)量的好壞直接影響光刻質(zhì)量的優(yōu)劣，從而影響晶體管或集成電路的性能和成品率。在硅平面器件生產(chǎn)中，掩模制造是關(guān)鍵性工藝之一。研磨制作工藝流程制版技術(shù)的發(fā)展過程1、人工繪圖和刻圖2、計算機控制大型刻圖機刻圖3、光學(xué)圖形發(fā)生器制造初縮版（中間掩模版）4、電子束圖形發(fā)生器（掃描電子束曝光）直接制作精縮版掩模材料掩模材料大致可分為兩大類：在玻璃基板表面涂布鹵化銀乳劑的高分辨率干板在玻璃上附著金屬或金屬氧化物膜的硬面板超分辨率干版就是在玻璃基片表面上涂布一層含顆粒極細的鹵化銀乳膠乳膠的成分：乳化劑、分散介質(zhì)和輔助劑等乳化劑：硝酸銀和鹵化物(溴化鉀，碘化鉀、氯化鈉等)分散介質(zhì)：明膠。它易溶于熱水，冷凝后成固體狀態(tài)，其分子鏈的連接是通過鏈上某些氨基(＞NH)中的氫和相鄰分子鏈上羰基(=C=O)中的氧所形成的氫健。輔助劑：增感劑、防灰霧劑、穩(wěn)定劑以及堅膜劑等增感劑的作用是使鹵化銀的感光范圍展寬防灰霧劑的作用是抑制乳膠中灰霧中心的形成，常用的防灰霧劑有苯酚三氮唑、溴化鉀等分散介質(zhì)(或載體)在乳膠中起分散介質(zhì)和支撐體的作用。顯影和定影顯影：感光底版在曝光后，用顯影液將潛影銀質(zhì)點繼續(xù)長大成較大的金屬銀粒，使之能成為可見的圖像。定影：選擇一種既能溶解殘存在乳膠層內(nèi)的鹵化銀，又不對乳膠層的明膠和構(gòu)成影像的銀質(zhì)點發(fā)生侵蝕作用的定影液，除去顯影后殘存在乳膠層內(nèi)的鹵化銀，使顯影所得的影響固定下來。硬面板：在玻璃基板上蒸發(fā)或濺射一層幾十到幾百納米厚的金屬或金屬氧化物，再在其上用光刻膠作為感光層。一般使用鉻、氧化鉻和氧化鐵等。制鉻版的工藝一是在玻璃板上真空蒸鉻，獲得鉻膜；二是光刻鉻膜，得出版圖，其過程和光刻硅片上的氧化層相同，只是腐蝕對象不是二氧化硅，而是金屬鉻。彩色版：一種透明或半透明的掩膜彩色版：氧化鐵版、硅版、氧化鉻版、氧化亞銅版氧化鐵板：既解決了乳膠板的不耐用問題，又解決了鉻板的不透明和針孔多的問題，而且氧化鐵板在光學(xué)特牲、致密度等多方面都優(yōu)于鉻板。幾種掩膜材料的特性比較特性種類組成材料膜厚表面反射率表面強度分辨率乳膠干板AgBr4-6μm低弱2-3μm鉻板Cr80-200nm50-60%強1-2μm氧化鐵板Fe2O3150-250nm15-20%強1μm特性種類抗化學(xué)性耐磨性透明性光密度成像銳度光刻對準(zhǔn)乳膠干板弱差不透明1.5-3有散亂邊紋困難鉻板耐強酸較好不透明2-3銳困難氧化鐵板耐強酸不耐堿好選擇透明2銳容易玻璃襯底的要求平面度好，機械強度高，在白熾燈下觀察，無肉眼看得見的氣泡、雜質(zhì)、霉點和劃痕熱膨脹系數(shù)小透射率高化學(xué)穩(wěn)定性好。掩模版的質(zhì)量檢測掩模版外觀及版面圖形一般質(zhì)量檢查小尺寸檢查間距測定套準(zhǔn)精度測定缺陷檢查掩模缺陷的種類掩模缺陷大致可分為以下兩類：一類是掩模圖形范圍內(nèi)多余的部分，如小島、凸出和連條等不透明缺陷。另一類是掩模圖形范圍內(nèi)缺少的部分，如針孔、凹口，斷條等透明缺陷。掩模版缺陷的類型圖刻蝕工藝濕法刻蝕：采用液體腐蝕劑，通過溶液和薄膜間得化學(xué)反應(yīng)就能夠?qū)⒈┞兜貌牧细g掉干法刻蝕：使用等離子體中得氣態(tài)刻蝕劑，刻蝕過程兼有化學(xué)反應(yīng)和物理反應(yīng)干法刻蝕是現(xiàn)在常用得刻蝕方法刻蝕的選擇性和方向性選擇性：指在刻蝕過程中不同材料的刻蝕速率比。選擇性的合理范圍是25-50。不同材料有不同的刻蝕速率?；瘜W(xué)反應(yīng)取決于材料的性質(zhì)，物理反應(yīng)則不同。方向性：不同方向下刻蝕速率的相對量度，通常指縱向與側(cè)向。各向同性刻蝕是指所有方向的刻蝕速率都相同?？涛g過程中物理性愈大，方向性就愈明顯，選擇性就愈小，刻蝕過程中的化學(xué)性愈大，選擇性就愈高，方向性就愈不明顯濕法腐蝕早期刻蝕工藝采用濕法，濕法工藝簡單，設(shè)備易于建立，成本低，而且選擇性很好。濕法腐蝕劑同薄膜進行化學(xué)反應(yīng)生成可溶于水的副產(chǎn)物或揮發(fā)性氣體。集成電路工業(yè)中最早使用的刻蝕劑是濕法化學(xué)腐蝕劑，濕法腐蝕的另一種方法是：首先氧化薄膜材料表面，然后再分解氧化物常用的腐蝕劑是硝酸和HF的混合物。常加入氟化銨用來彌補腐蝕氧化物過程中氟離子的損耗。也常加入醋酸可以限制硝酸的離解化學(xué)腐蝕速率的影響因素腐蝕液的配方腐蝕速率是溫度的函數(shù)還取決于薄膜的組分和密度腐蝕也依賴于晶向IC工藝中常用材料的化學(xué)腐蝕劑材料腐蝕劑注釋SiO2HF(水中含49％)，純HF對硅有選擇性，對硅腐蝕速率很慢，腐蝕速率依賴于膜的密度，摻雜等因素NHF4:HF(6:1),緩沖HF或BOE是純HF腐蝕速率的1/20，腐蝕速率依賴于膜的密度，摻雜等因素，不像純HF那樣使膠剝離Si3N4HF(49%)腐蝕速率主要依賴于薄膜密度，膜中O,H的含量HPO:HO(沸點：130-150℃)對二氧化硅有選擇性，需要氧化物掩膜。AlH3PO4:H2O:HNO3:CH3COOH(16:2:1:1)對硅，氧化硅和光刻膠有選擇性多晶硅HNO3:H2O:HF(CH3COOH)(50:20:1)腐蝕速率依賴于腐蝕劑的組成單晶硅HNO3:H2O:HF(CH3COOH)(50:20:1)腐蝕速率依賴于腐蝕劑的組成KOH:HO:IPA(23wt%KOH,13wt%IPA)對于晶向有選擇性，相應(yīng)腐蝕速率（100）：（111）＝100：1TiNH4OH:H2O2:H2O(1:1:5)TiNNH4OH:H2O2:H2O(1:1:5)對TiSi2有選擇性TiSi2NH4F：HF(6:1)對TiSi2有選擇性光刻膠H2SO4:H2O2(125℃)適用于不含金屬的硅片有機剝離液適用于含金屬的硅片干法刻蝕特點早期濕法腐蝕得到廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在已大部分被等離子體刻蝕所取代原因：1，在等離子體中會產(chǎn)生極具活性的化學(xué)物質(zhì)，更有效的參與刻蝕2，等離子體刻蝕能夠提供良好的各向異性刻蝕刻蝕氣體光刻膠，它的刻蝕采用氧氣其他材料的刻蝕，在等離子狀態(tài)下含有鹵化物，如CF4,Cl2,HBr.有時加入少量其他氣體，如氫氣，氧氣和氬氣等。等離子刻蝕機理參與等離子體刻蝕的二種主要物質(zhì)是離子和中性活性化學(xué)物質(zhì)。自由基是活性化學(xué)物質(zhì)，主要作為等離子體刻蝕過程中的化學(xué)成分在刻蝕過程中的只要物理成分是離子。離子和活性中性物質(zhì)可以單獨作用也可以協(xié)同作用?？涛g類型化學(xué)刻蝕：只有活性中性物質(zhì)作用于刻蝕物理刻蝕：只有離子作用于刻蝕離子增強刻蝕：當(dāng)離子和活性中性物質(zhì)協(xié)同作用化學(xué)刻蝕等離子體中參與化學(xué)刻蝕物質(zhì)一般為自由基，自由基呈電中性，化學(xué)鍵不完全，化學(xué)活性很高。等離子體刻蝕就是利用中性活性物質(zhì)同待刻材料，進行反應(yīng)，而達到刻蝕目的。刻蝕副產(chǎn)物應(yīng)為揮發(fā)性的物質(zhì)，不沉淀在硅片表面，就不會掩蓋下面需要進一步刻蝕的硅物理刻蝕純化學(xué)等離子刻蝕為各向同性或近于各向同性，因為化學(xué)物質(zhì)到達基體表面的入射角分布為各向同性，而且對于表面的粘附系數(shù)很低，典型值為0.01到0.05離子的方向性更好，傾向于定向性和各向異性離子增強刻蝕離子和中性活性物質(zhì)并不總是單獨作用于刻蝕的測量獲得的刻蝕速度并非二種物質(zhì)單獨作用時的簡單疊加，在大多數(shù)情況下要比這個樹值高得多采用等離子增強刻蝕，不僅可以獲得各向異性的刻蝕結(jié)構(gòu)，還可以獲得良好的選擇性離子增強刻蝕的機理大多數(shù)機理認(rèn)為離子轟擊會增強化學(xué)刻蝕過程中某一環(huán)節(jié)，如表面吸附，刻蝕過程中的化學(xué)反應(yīng)，副產(chǎn)物生成及副產(chǎn)物或未反應(yīng)刻蝕劑的去除等。產(chǎn)生定向性刻蝕的原因時離子的定向性。離子增強刻蝕的剖面更接近于單純物理刻蝕。等離子體刻蝕系統(tǒng)的類型圓桶刻蝕機中的等離子體刻蝕方式平行板系統(tǒng)中的等離子體刻蝕-等離子體模式平行板系統(tǒng)中的等離子體刻蝕-反應(yīng)離子刻蝕模式高密度等離子體系統(tǒng)中的刻蝕濺射刻蝕和離子銑圓桶刻蝕機中的等離子體刻蝕方式電極包在石英腔外面，硅片垂直放在反應(yīng)腔中部的載片臺上腔內(nèi)抽真空，引入反應(yīng)氣體，電極上加RF電源等離子體被硅片和電極鍵的刻蝕通道隔離，活性化學(xué)粒子，擴散到硅片表面進行刻蝕刻蝕是純化學(xué)刻蝕，選擇性高，具有各向同性刻蝕整個硅片表面的刻蝕均勻性不好，從外部到中間主要用于氧氣等離子體去除光刻膠的工藝，用于無掩膜刻蝕工藝平行板系統(tǒng)中的等離子體刻蝕-等離子體模式硅片放在一個電極上，面向另一電極，可以獲得較好的均勻性允許離子轟擊硅片表面，產(chǎn)生了物理刻蝕系統(tǒng)中也會有中性活性物質(zhì)引起的化學(xué)刻蝕腔內(nèi)氣壓為100mtorr到1torr當(dāng)電極自身尺寸相同，放硅片的底電極接地，使底電極有效尺寸增大，轟擊作用變小平行板系統(tǒng)中的等離子體刻蝕-反應(yīng)離子刻蝕模式將放置硅片的電極尺寸縮小到小于另一電極的尺寸將上電極與反應(yīng)腔壁共同接地，使得上電極的有效尺寸增加很多等離子體到硅片的電壓降顯著增大，在100-700V的范圍內(nèi)，離子轟擊硅片的能量相應(yīng)的提高了刻蝕的方向性很好降低氣壓可以獲得更好的方向性刻蝕，但降低氣壓會使等離子體密度降低，通常離子刻蝕系統(tǒng)在10-100mtorr范圍內(nèi)通常采用單一硅片系統(tǒng)，有效的控制每一硅片的均勻性高密度等離子體系統(tǒng)中的刻蝕采用第二個激勵電源控制硅片電極偏壓，實現(xiàn)對等離子體密度和離子能量的分別控制采用電子回旋共振源和感應(yīng)耦合等離子體源來產(chǎn)生等離子體產(chǎn)生高密度（1011－1012cm-3）的等離子體采用的電壓為1-10mtorr，還能獲得較高的離子流量和刻蝕速度離子和具有活性的化學(xué)物質(zhì)是協(xié)同作用，可以得到良好的方向性和合理的選擇性。濺射刻蝕和離子銑屬于單純的物理刻蝕方式陽極由反應(yīng)腔構(gòu)成，陰極尺寸相對于陽極已經(jīng)最小化，可以最大化離子轟擊能力離子能量很高，大于500eV濺射刻蝕的優(yōu)點是可以刻蝕所有材料，刻蝕極具定向性，主要缺點是它的選擇性很低。濺射的問題邊緣挖槽或稱微槽化是刻蝕過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題之一另一個問題是再淀積問題，離子轟擊對其他層材料會產(chǎn)生濺射作用，這些濺射的材料會再淀積到硅片上的其他區(qū)域第三個問題是晶格或輻射損傷第四問題是表面電荷，這與帶電離子或電子轟擊有關(guān)等離子體系統(tǒng)與機理總結(jié)氣壓能量選擇性各向異性濺射刻蝕和離子銑高密度等離子體刻蝕，離子體刻蝕反應(yīng)離子刻蝕等離子體刻蝕濕法化學(xué)腐蝕物理過程化學(xué)過程刻蝕均勻性問題在同一硅片內(nèi)部和不同硅片之間腐蝕速率要保持一致，通常情況下，外部刻蝕速率要高于內(nèi)部刻蝕速率，這是由于刻蝕氣體從硅片外部流動到內(nèi)部的過程中產(chǎn)生的耗盡效應(yīng)造成的負(fù)載效應(yīng)，分為宏觀和微觀二種；宏觀負(fù)載效應(yīng)指當(dāng)反應(yīng)腔中硅片過多，或硅片上待刻區(qū)域面積過大時，導(dǎo)致刻蝕速率降低的現(xiàn)象。微觀負(fù)載效應(yīng)指硅片表面極小區(qū)域內(nèi)刻蝕速率的不同刻蝕會受到薄膜局部特征的影響需要一定程度的過刻以保證整個硅片上的完全刻蝕，過刻量一般取10-20％用于IC制造中薄膜的典型或代表性等離子體氣體材料刻蝕劑簡要介紹多晶硅SF6,CF4各向同性或接近各向同性（有嚴(yán)重鉆蝕）；對SiO2很少或沒有選擇性CF4/H2,CHF3非常各向異性，對SiO2沒有選擇性CF4/O2各向同性或接近各向同性，對SiO2有選擇性HBr,Cl2,Cl2/HBr/O2非常各向異性，對SiO2選擇性很高單晶硅與多晶硅的刻蝕劑相同SiO2SF6,NF3,CF4/O2,CF4接近各向同性（有嚴(yán)重鉆蝕）；增大離子能量或降低氣壓能夠改進各向同性程度；對硅很少或沒有選擇性CF4/H2,CHF3/O2,C2F6,C3F8非常各向同性；對硅有選擇性CHF3/C4F8,CO各向同性；對Si3N4有選擇性Si3N4CF/4O2各向同性，對SiO2有選擇性,但對硅沒有選擇性CF4/H2非常各向異性，對硅有選擇性，但對SiO2沒有選擇性CHF3/O2,CH2F2非常各向異性，對硅和SiO2都有選擇性，

AlCl2接近各向同性（有嚴(yán)重鉆蝕）Cl2/CHCl3,Cl2/N2非常各向異性，經(jīng)常加入BCl3以置換O2WCF4,SF6高刻蝕速率，對SiO2沒有選擇性Cl2對SiO2有選擇性TiCl2,Cl2/CHCl3,CF4TiNCl2,Cl2/CHCl3,CF4TiSi2Cl2,Cl2/CHCl3,CF4/O2光刻膠O2對其他薄膜選擇性極高未來趨勢在2003年最小特征將達到0.13μm，2006年達到0.1μm使用193nm準(zhǔn)分子激光源和步進掃描技術(shù)，可以提供0.13μm代，甚至0.1μm代所需的工具在157nm準(zhǔn)分子激光源方面也有所開展制造小于0.1μm的集成電路應(yīng)使用何種光刻方法，在這個方面尚無定論電子束光刻電子束系統(tǒng)，用它來制造光學(xué)光刻用的光刻版，也可以向硅片上的光刻膠寫圖案電子束工具能夠提供極高的分辨率，因為電子束的波長小于0.1nm，在20年前，已展示了使用該技術(shù)得到的小于10nm的特征電子束工具的主要缺點，是與目前的光學(xué)步進機相比，產(chǎn)率太低，每小時一片硅片，而現(xiàn)代光學(xué)步進機可達每小時50片現(xiàn)在主要用電子束工具來制作少量的實驗器件和電路，以及小批量的特殊用途芯片電子束系統(tǒng)的產(chǎn)率限制電子源只能提供有限的電流密度如果束流強度很高，束中帶電電子間的庫侖排斥會引起失焦，這樣將導(dǎo)致分辨率下降與電子束直寫有關(guān)的另一個嚴(yán)重問題失鄰近效應(yīng)，因為電子行進的距離很長，也由于它們易于被散射，確實會發(fā)生對想要曝光區(qū)鄰近區(qū)域的曝光克服這些限制的方法使用多電子源實現(xiàn)并行刻寫將束成形為足夠大的矩形，每次可曝