13-15-光刻概论.ppt

3. 光刻工艺的步骤 光刻胶去除 9.光刻胶的去除 刻蚀工艺完成后，作为刻蚀阻挡层的光刻胶已经完成任务，必须从表面去掉。传统的方法是用湿法化学工艺去除，尽管有一些问题，湿法去除在前线工艺中还是经常采用的一种方法（特别是硅片表面和MOS栅极暴露并易于受到等离子体中氧气离子的损伤）。 另一种是干法的等离子体去除，在后线工艺中经常采用（此时硅片和MOS栅极已经被绝缘层和金属层覆盖）。 湿法去除有许多不同的化学品被用于光刻胶去除工艺，其选择依据是晶园表层、产品考虑、光刻胶极性和光刻胶的状态（见下图）。 3. 光刻工艺的步骤 湿法光刻胶去除表 优点：成本有效性好；可有效去除金属离子；低 温工艺并且不会将晶园暴露于可能的损伤性辐射。 光刻胶去除 3. 光刻工艺的步骤 无金属表面的湿法化学去除 硫酸和氧化剂溶液是最常用的去除无金属表面光刻胶的去除剂。无金属表面是指二氧化硅、氮化硅或多晶硅。此溶液可去除负光刻胶和正光刻胶。 有金属表面的湿法化学去除 因为金属会受到侵蚀和氧化，所以有金属表面去除光刻胶相对比较困难。有三种类型的液体化学品可供使用： 酚有机去除剂、溶液/胺去除剂和特殊湿法去除剂 光刻胶去除 3. 光刻工艺的步骤 光刻胶去除 干法去胶 同刻蚀一样，等离子体工艺也可用于光刻胶去除。将晶园放置于反应室中并通入氧气，等离子场把氧气激发到高能状态，从而将光刻胶成分氧化为气体再由真空泵从反应室吸走。反应式如下： 优点：操作方便，效率高，表面干净无划痕。 缺点：不能有效去除金属离子，高能等离子体 场对电路的辐射损伤。 CxHy（光刻胶）+O2→CO（气体）+CO2（气体）+H2O 3. 光刻工艺的步骤 光刻胶去除 离子注入后和等离子体去胶 离子注入后会导致强烈的光刻胶聚合并使表面硬化。一般用干法工艺去除或减少光刻胶，然后再加以湿法工艺。 等离子体刻蚀后的光刻胶层同样难以去除。刻蚀可留下残留物，如AlCl3/ AlBr3它们与水或空气反应形成混合物腐蚀金属连线。低温等离子体可在这些有害混合物生成腐蚀性化学物前将其去除。另一种途径是在等离子体环境中加入卤族元素把不可溶解的金属氧化物降至最低。 3. 光刻工艺的步骤 10．最终检验 在基本光刻工艺中最终步骤是检验。最终检验的目的是保证送交到后续工艺的晶圆质量。 检验顺序基本是先在入射白光或紫外光下首先接受表面目检，以检验污点和大的微粒污染。之后是显微镜检验或自动检验来检验缺陷和图案变形。对于特定光刻版级别的关键尺寸的测量也是最终目检的一部分。 可能的工艺问题有：污染、定位不准、底切、不完全刻蚀、针孔等等。 最终检验 4. 高级光刻工艺 概述 基本光刻工艺前面已经介绍。随着图形尺寸减小到亚微米级，芯片制造工艺对低缺陷密度的要求越来越迫切；还有芯片尺寸和器件密度的增加，这些都要求芯片制造工业尽可能挖掘各种传统工艺的潜能和开发新的工艺技术。 对于中规模、大规模和某些VLSI的IC，前面介绍的基本光刻工艺完全适用，然而，对于ULSI/GLSI IC 这些基本工艺已经明显力不能及。在亚微米工艺时代，某些光刻工艺在0.3μm以下明显显示出它的局限性。存在地问题主要包括：光学设备的物理局限；光刻胶分辨率的限制；晶园表面的反射现象和高低不平现象等。 4. 高级光刻工艺 概述 生产年度 2001 2006 2012 线宽(nm） 150 100 50 记忆量 1 Gb 16 Gb 64 Gb 逻辑Bits/cm2 380 M 2.2 B 17 B 芯片尺寸DRAM(mm2) 445 790 1580 最大连线水平 7 7~8 9 掩膜层 23 24~26 28 缺陷密度DRAM(D/m) 875 490 250 芯片连接I/O 1195 1970 3585 芯片直径(mm) 300 300 450 2012年左右对光刻技术的要求 4. 高级光刻工艺 晶圆表面问题 晶园表面问题 晶园表面问题主要是指晶园表面的条件，包括表面的反射率、表面地形差异、多层刻蚀等。 光刻胶里的反射现象 4. 高级光刻工艺 晶圆表面问题 反射问题在表面有很多阶梯（也称为复杂地形）的晶园中尤为突出，这些阶梯的侧面将入射光以一定角度反射入光刻胶里，引起图形分辨率不好，其中一个独特的现象就是阶梯处发生光干涉现象从而引起阶梯图形出现“凹口”。 4. 高级光刻工艺 防反射涂层 防反射涂层（ARC） 防反射涂层是在涂光刻胶之前在晶园表面涂一层物质用来帮助光刻胶成像。防反射涂层对成像过程有几点帮助： 1）平整晶园表面，使光刻胶层