2020第3章集成电路基本工艺.ppt

4. 电子束扫描法 (E-Beam Scanning) 采用电子束对抗蚀剂进行曝光， 由于高速的电子具有较小的波长， 分辨率极高。先进的电子束扫描装 置精度 50nm ，这意味着电子束的步 进距离为 50nm ，轰击点的大小也为 50nm 。 2020/1/29 21 电子束光刻装置 : LEICA EBPG5000+ 图 3.5 2020/1/29 22 电子束制版三部曲： 1) 涂抗蚀剂 . 2) 电子束曝光 , 曝光可用精密扫描仪，电子束 制版的一个重要参数是电子束的亮度，或电 子的能量。 3) 显影 : 用二甲苯。二甲苯是一种较柔和的有 弱极性的显影剂，显像速率大约是 MIBK/IPA 的 1/8 ，用 IPA 清洗可停止显像过程。 2020/1/29 23 电子束扫描法 ( 续 ) ? 电子束扫描装置的用途 : 制造掩膜和直写光刻。 ? 电子束制版的优点： 高精度 ? 电子束制版的缺点： 设备昂贵 制版费用高 2020/1/29 24 ? 关心每一步工艺对器件性能的影响，读懂 PDK ， 挖掘工艺潜力。 3.1 外延生长 3.2 掩膜制作 3.3 光刻原理与流程 3.4 氧化 3.5 淀积与刻蚀 3.6 掺杂原理与工艺 2020/1/29 25 3.3 光刻原理与流程 ? 在 IC 的制造过程中，光刻是多次应用 的重要工序。其作用是把掩膜上的图 型转换成晶圆上的器件结构。 2020/1/29 26 3.3.1 光刻步骤 一、 晶圆涂光刻胶： ? 清洗晶圆，在 200 ? C 温度下烘干 1 小时。目的是防 止水汽引起光刻胶薄膜出现缺陷。 待晶圆冷却下来，立即涂光刻胶。 – 光刻胶有两种：正性 (positive) 与负性 (negative) 。 正性胶显影后去除的是 经 曝 光的区域的光刻胶，负性 胶显影后去除的是 未经 曝 光的区域的光刻胶。 – 正性胶适合作窗口结构 , 如接触孔 , 焊盘等，而负性胶 适用于做长条形状如多晶硅和金属布线等。 – 常用 OMR83, 负片型。 – 光刻胶对大部分可见光灵敏，对黄光不灵敏，可在黄 光下操作。 ? ? 晶圆再烘，将溶剂蒸发掉，准备曝光 27 2020/1/29 正性胶与负性胶光刻图形的形成 2020/1/29 28 涂光刻胶的方法 ( 见下图 ) ： 光刻胶通过过滤器滴入晶圆中央，被真空吸盘吸牢的 晶圆以 2000 ? 8000 转 / 分钟的高速旋转，从而使光刻 胶均匀地涂在晶圆表面 。 图 3.6 2020/1/29 29 光刻步骤二、三、四 二、曝光 : 光源可以是可见光 , 紫外线 , X 射线和电子束。 光量 , 时间取决于光 刻胶的型号，厚度和成像深度。 三、显影 : 晶圆用真空吸盘吸牢，高速旋 转，将显影液喷射到晶圆上。显影后， 用清洁液喷洗。 四、烘干 : 将显影液和清洁液全部蒸发掉。 2020/1/29 30 3.3.2 曝光方式 1. 接 触 式 曝 光 方 式 中 ， 把 掩 膜 以 0.05 ? 0.3ATM 的压力压在涂光刻胶的晶圆 上，曝光光源的波长在 0.4 ? m 左右。 图 3.7 2020/1/29 31 曝光系统 ( 下图 ) : 点光源产生的光经凹面 镜反射得发散光束，再经透镜变成平行光 束，经 45 ? 折射后投射到工作台上。 图 3.8 2020/1/29 32 ? 原因 : 光束不平行，接触不密有间隙 接触式曝光方式的图象偏差问 题 举例 : ???? ， y+2d=10 ? m, 则有 (y+2d)tg ? =0.5 ? m 图 3.9 2020/1/29 33 掩膜和晶圆之间实现 理想接触的制约因素 ? 掩膜本身不平坦， ? 晶圆表面有轻微凸凹， ? 掩膜和晶圆之间有灰尘。 2020/1/29 34 接触式曝光方式的掩膜磨损问题 掩膜和晶圆每次接触产生磨损， 使掩膜可使用次数受到限制。 2020/1/29 35 非接触式光刻 ? 1. 接近式 接近式光刻系统 中，掩膜和晶圆之间有 20 ? 50 ? m 的 间隙 。这样， 磨损问题可以解决。但 分辨率下降，当 ???? 时， 无法工作。这是因为， 根据惠更斯原