光刻与刻蚀工艺xg.ppt

第八章 光刻与刻蚀工艺 内容提要 §8.1 概述 §8.2 光刻胶及其特性 §8.3 曝光技术 §8.4 掩模版的制造 §8.5 ULSI对图形转移的要求 §8.6 腐蚀方法 §8.7 等离子体腐蚀 §8.8 反应离子刻蚀与离子溅射刻蚀 第八章 习题 1、简述常规光刻工艺过程。 2、光刻胶的组分有哪些？正性光刻胶和负性光刻胶的区别在哪？ 3、简述三类光学曝光系统的优缺点。 4、比较三种干法刻蚀方法。 相移掩模技术的关键是在掩模的透光区相间地涂上相移层，并使用相干光源。这使透过相邻透光区的光线具有相反的相位，从而使其衍射部分因干涉作用而相互抵消。 相移掩模技术对制版技术提出了新的要求，如相移材料的选择、制备与加工，制版软件中对相移层图形的设计等。 掩模版 掩模处的光幅度 衬底处的光幅度 衬底处的光强度 相移掩模 普通掩模 §8.5 ULSI 对图形转移的要求 一、ULSI 对图形转移的要求 1、图形转移的保真度要高 刻蚀转移图形的三种常见情况 （a） （b） （c） 设纵向刻蚀速率为 vv ， 横向刻蚀速率为 vl 。刻蚀的各向异性可用A 来表示，即： （8.37） （8.38） (1) 如果 vl = 0 ，则 A = 1 ，表示刻蚀仅沿深度方向进行，即完全各向异性，这时图形转移中没有失真，如图(a)。 (2) 如果 vl = vv ，则 A = 0，表示不同方向的刻蚀特性相同，即各向同性，这时图形转移中的失真最大。 (3) 通常 0 vl vv ，则 0 A 1 ，即有一定的各向异性，这时图形转移中有一定的失真，如图(b) 、(c)。 因此，各向异性是图形转移中保真程度的反映。 2、选择比大 用于描述图形转移中各层材料的相互影响。即被刻蚀材料的刻蚀速率与掩蔽材料及衬底材料的刻蚀速率之比要尽可能大。 3、均匀性好 大面积硅片上生长的薄膜厚度的不均匀和各个部位刻蚀速率的不均匀将导致刻蚀图形转移的不均匀性。 § 8.6 腐蚀方法 一、湿法腐蚀 采用化学方法腐蚀硅片中无光刻胶覆盖的部分，要求光刻胶有较强的抗蚀能力。腐蚀速率 R 表示为： 对于给定材料，激活能 EA 一定，影响反应速率的主要因素是温度，温度T 越高，则腐蚀速率 R 越大。 湿法腐蚀液举例： 1、SiO2 腐蚀液： BHF ：28ml HF + 170ml H2O + 113g NH4F 2、Si 腐蚀液： 1ml HF + 3ml HNO3 + 10ml CH3COOH 3、Si3N4 腐蚀液： HF、 H3PO4 (130oC~ 150oC) 4、GaAs 腐蚀液： 1ml HF + 2ml H2O +8mg AgNO3 + 1g CrO3 5、Al 腐蚀液： 4ml H3PO4 + 1ml HNO3 +4ml CH3COOH + 1ml H2O ， 6、Au 腐蚀液： 4g KI + 1g I + 40ml H2O 湿法腐蚀的特点： (1) 腐蚀的反应产物必须是气体或能溶于腐蚀液的物质。 (2) 湿法腐蚀为各向同性，造成严重的侧向腐蚀，严重限制了器件尺寸向微细化发展。 (3) 湿法腐蚀的化学反应过程常伴有放热和放气，影响刻蚀质量。通常采用搅拌的方式减小上述效应。 (4) 湿法腐蚀耗费大量的酸碱溶液，污染大，成本高，还容易损伤芯片表面，影响器件的成品率。 二、干法刻蚀（干法腐蚀） 采用包括纯化学作用的等离子体腐蚀、纯物理作用的离子溅射刻蚀及兼有物理与化学作用的反应离子刻蚀等方法来刻蚀样品。 干法刻蚀的特点： (1) 除等离子体腐蚀一般是各向同性外，其它干法刻蚀都具有各向异