首页 >
光刻
✍ dations ◷ 2025-06-07 03:47:51 #光刻
微影工艺(英语:photolithography)是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤,该步骤利用曝光和显影在光阻层上刻画几何图形结构,然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到所在衬底上。这里所说的衬底不仅包含硅晶圆,还可以是其他金属层、介质层,例如玻璃、SOS中的蓝宝石。下面以衬底上金属连接的刻蚀为例讲解光刻过程。首先,通过金属化过程,在硅衬底上布置一层仅数纳米厚的金属层。然后在这层金属上覆上一层光阻。这层光阻剂在曝光(一般是紫外线)后可以被特定溶液(显影液)溶解。使特定的光波穿过光掩膜照射在光阻上,可以对光阻进行选择性照射(曝光)。然后使用前面提到的显影液,溶解掉被照射的区域,这样,光掩模上的图形就呈现在光阻上。通常还将通过烘干措施,改善剩余部分光阻的一些性质。上述步骤完成后,就可以对衬底进行选择性的刻蚀或离子注入过程,未被溶解的光阻将保护衬底在这些过程中不被改变。刻蚀或离子注入完成后,将进行光刻的最后一步,即将光阻去除,以方便进行半导体器件制造的其他步骤。通常,半导体器件制造整个过程中,会进行很多次光刻流程。生产复杂集成电路的工艺过程中可能需要进行多达50步光刻,而生产薄膜所需的光刻次数会少一些。微影工艺中采用的感光物质被称为光阻,主要分为正光阻和负光阻两种。正光阻未被光照的部分在显影后会被保留,而负光阻胶被感光的部分在显影后会被保留。光阻不仅需要对指定的光照敏感,还需要在之后的金属刻蚀等过程中保持性质稳定。不同的光阻一般具有不同的感光性质,有些对所有紫外线光谱感光,有些只对特定的光谱感光,也有些对X射线或者对电子束感光。光阻需要保存在特殊的遮光器皿中。在涂抹光阻之前,硅衬底一般需要进行预处理。一般情况下,衬底表面上的水分需要蒸发掉,这一步通过脱水烘焙来完成。此外,为了提高光阻在衬底表面的附着能力,还会在衬底表面涂抹化合物。目前应用的比较多的是六甲基乙硅氮烷(hexa-methyl-disilazane, HMDS)、三甲基甲硅烷基二乙胺(tri-methyl-silyl-diethyl-amime, TMSDEA)等。在这一步中,需要将光阻均匀、平整地分布在衬底表面上。首先,将硅片放在一个平整的金属托盘上,托盘内有小孔与真空管相连。由于大气压力的作用,硅片可以被“吸附”在托盘上,这样硅片就可以与托盘一起旋转。涂胶工艺一般分为三个步骤:完成光阻的涂抹之后,需要进行软烘干操作,这一步骤也被称为前烘。在液态的光阻中,溶剂成分占65%-85%。虽然在甩胶之后,液态的光阻已经成为固态的薄膜,但仍有10%-30%的溶剂,容易沾污灰尘。通过在较高温度下进行烘培,可以使溶剂从光阻中挥发出来(前烘后溶剂含量降至5%左右),从而降低了灰尘的沾污。同时,这一步骤还可以减轻因高速旋转形成的薄膜应力,从而提高光阻 衬底上的附着性。在前烘过程中,由于溶剂挥发,光阻厚度也会减薄,一般减薄的幅度为10%-20%左右。在这一步中,将使用特定波长的光对覆盖衬底的光阻进行选择性地照射。光阻中的感光剂会发生光化学反应,从而使正光阻被照射区域(感光区域)、负光阻未被照射的区域(非感光区)化学成分发生变化。这些化学成分发生变化的区域,在下一步的能够溶解于特定的显影液中。在接受光照后,正性光阻中的感光剂DQ会发生光化学反应,变为乙烯酮,并进一步水解为茚并羧酸(Indene-Carboxylic-Acid, CA),羧酸在碱性溶剂中的溶解度比未感光部分的光阻高出约100倍,产生的羧酸同时还会促进酚醛树脂的溶解。利用感光与未感光光阻对碱性溶剂的不同溶解度,就可以进行掩膜图形的转移。通过在曝光过程结束后加入显影液,正光阻的感光区、负光阻的非感光区,会溶解于显影液中。这一步完成后,光阻层中的图形就可以显现出来。为了提高分辨率,几乎每一种光阻都有专门的显影液,以保证高质量的显影效果。光阻显影完成后,图形就基本确定,不过还需要使光阻的性质更为稳定。硬烘干可以达到这个目的,这一步骤也被称为坚膜。在这过程中,利用高温处理,可以除去光阻中剩余的溶剂、增强光阻对硅片表面的附着力,同时提高光阻在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。另外,高温下光阻将软化,形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光阻表面在表面张力作用下圆滑化,并使光阻层中的缺陷(如针孔)减少,这样修正光阻图形的边缘轮廓。这一步骤简称去胶。刻蚀或离子注入之后,已经不再需要光阻作保护层,可以将其除去。去胶的方法分类如下:除了这些主要的工艺以外,还经常采用一些辅助过程,比如进行大面积的均匀腐蚀来减小衬底的厚度,或者去除边缘不均匀的过程等等。一般在生产半导体芯片或者其它元件时,一个衬底需要多次重复光刻。超大规模集成电路(VLSI)是光刻使用投影系统。光刻机可以应用于集成电路产业链中晶圆制造、封装测试,以及平板显示、高亮度LED等领域。光刻的优点是它可以精确地控制形成图形的形状、大小,此外它可以同时在整个芯片表面产生外形轮廓。不过,其主要缺点在于它必须在平面上使用,在不平的表面上它的效果要差一些。此外它还要求衬底具有极高的清洁条件。
相关
- 日落综合征日落症候群是部分老人痴呆症或阿兹海默症患者的其中一种病征,发病率由一成至三成不等,患者一到日落、傍晚时刻,就开始出现焦躁、躁动、幻觉、甚至产生攻击倾向。日落症候群的成
- 预防接种证预防接种证是中华人民共和国颁发的儿童医学证。2004年新订颁布《中华人民共和国传染病防治法》中,明确国家对儿童实行预防接种证制度,要求儿童在办理入托、入学时必须持符合规
- Cn5f14 6d10 7s22, 8, 18, 32, 32, 18, 2第一:1154.9 kJ·mol−1 第二:2170.0 kJ·mol−1 第三:3164.7 kJ·mol−1 (六方密排主条目:[[鎶的同位素]]'鎶'(Copernicium)是一种人工合成
- 罗马教廷罗马教廷(拉丁语:Curia Romana;中文常直称为教廷)是圣座的各种行政机构的统称。罗马教廷是辅助教宗处理整个天主教会的事务,也与教宗一起构成了天主教会的中央领导机构。其为天主
- 语义网语义网(英语:Semantic Web)是由万维网联盟的蒂姆·伯纳斯-李(Tim Berners-Lee)在1998年提出的一个概念,它的核心是:通过给万维网上的文档(如: HTML文档)添加能够被计算机所理解的语义
- 感觉神经感觉神经元是指传递感觉信息(视觉、听觉、触觉)的神经细胞。在感觉输入时他们被激活,将向神经系统中其它的感觉神经元投射信号,最终将感觉信息运输到大脑或脊髓。在复杂器官中
- 马达蛋白马达蛋白是一类分子马达,它们可以沿着合适底物的表面进行移动。马达蛋白是利用ATP水解所产生的化学能量转化为自身的运动。马达蛋白是细胞内物质运输颗粒和囊泡的载体。马达
- 大陆架大陆架,又称陆架、棚或陆棚,是大陆沿岸土地在海面下向海洋的延伸,可以说是被海水所覆盖的大陆。在过去的冰川期,由于海平面下降,大陆架常常露出海面成为陆地、陆桥;在间冰期(冰川消
- 足球独联体杯独联体杯(俄语:Кубок чемпионов Содружества, Кубок Содружества, Кубок чемпионов содружества стр
- 王象晋王象晋(1561年-1653年),字荩臣,一字子进,又字康候,号康宇,山东新城县(今桓台县)人,明末政治人物。王象晋于万历三十二年(1604年)中进士,授中书舍人。万历四十一年(1613年)考选,升任翰林。时值