Chap.8+光刻与刻蚀(3)

天津工业大学 8 5掩膜版的制造 石英板热扩散系数小 刻写过程中受T影响小对248 193nm波长通透性好铬层刻蚀和淀积相对容易对光线完全不透明掩膜版保护膜 天津工业大学 早期手术刀 铜版纸的人工制版 天津工业大学 现代CAD辅助电子束直写制版 天津工业大学 8 6下一代光刻技术 NGL 天津工业大学 光刻技术的进步促进特征尺寸的缩小 天津工业大学 天津工业大学 极紫外投影光刻技术EUV 10to14nm更高的分辨率 更复杂的反射镜系统 天津工业大学 X射线曝光 类似接近式曝光更大的粒子质量 更高的分辨率 天津工业大学 纯的X射线源难以得到掩模版的制备存在挑战在实际生产中难以应用 天津工业大学 同步辐射X射线光刻设备 天津工业大学 电子束直写式曝光 主要用于掩模版的制备能达到最小的几何尺寸 0 01um能够直写 无需掩模版邻近效应导致分辨率下降产率低 天津工业大学 电子束邻近效应及其影响 天津工业大学 JBX6300FS电子束直写光刻系统 电子束束斑2纳米 极限曝光分辨能力6 8纳米 极限光刻能力20 30纳米 正常加工能力60 100纳米 位置精度40 60纳米 天津工业大学 8 7ULSI对图形转移的要求 图形转移的保真度各向异性度 A 1 Vl Vv 选择比不同材料在腐蚀过程中被腐蚀的速率比均匀性不同位置在腐蚀过程中被腐蚀的速率比刻蚀的清洁 天津工业大学 8 8湿法刻蚀 Etching 湿法刻蚀 通过特定的溶液与需要被腐蚀的薄膜材料进行化学反应 进而除去没有被光刻胶覆盖的区域的薄膜 优点 工艺简单 选择性好 操作方便 缺点 各向同性 精细线条难以刻蚀 大量的颗粒污染 化学废液 影响因素 腐蚀液的浓度 腐蚀的时间 反应温度以及搅拌方式 天津工业大学 湿法刻蚀优缺点 各向同性 选择性好 天津工业大学 典型薄膜的湿法刻蚀 Si的湿法刻蚀常规腐蚀 硝酸 氢氟酸 水定向腐蚀 KOH水溶液 异丙醇 天津工业大学 SiO2的湿法腐蚀氢氟酸 氟化氨缓冲溶液Si3N4的湿法腐蚀热磷酸 天津工业大学 8 9干法刻蚀 干法刻蚀 等离子刻蚀 化学反应 高速率 高选择比 低缺陷 但各向同性 溅射刻蚀 粒子铣 物理溅射 各向异性 低选择比 高缺陷 反应粒子刻蚀 化学和物理双重作用 各性能介于二者之间 利用等离子激活的化学反应或者利用高能离子束轰击完成去除物质的方法 天津工业大学 等离子刻蚀的工艺过程 天津工业大学 共同点 都是利用低压状态下气体放电来形成等离子体作为刻蚀基础不同点 刻蚀系统压力 等 反 溅 温度 等 反 溅 功率 反之 气流等相关可控参数 刻蚀机制 等离子刻蚀 化学反应 产生 扩散 吸附 反应 解吸溅射刻蚀 物理溅射 产生 加速 轰击 溅射 排除 天津工业大学 二氧化硅和硅的干法刻蚀 高压等离子刻蚀CF4 eCF3 F 自由基 eSiO2 4FSiF4 气 O2Si 4FSiF4 气 加入氧气对刻蚀的影响 刻蚀Si和SiO2的速度都加快 且Si刻蚀速度增加更快 降低SiO2 Si刻蚀的选择性加入氢气对刻蚀的影响 对SiO2的刻蚀影响不大 但可减小对Si的刻蚀速度 增加SiO2 Si刻蚀的选择性 天津工业大学 增加氢 增加氧 天津工业大学 聚合物的形成和侧壁保护 天津工业大学 8 10刻蚀速率 离子能量和入射角气体成分气体流速温度压力 功率密度负载效应 离子加速反应机理 离子轰击产生损伤或缺陷离子轰击直接离解反应剂分子离子轰击可清除表面不挥发性的残余物质 天津工业大学 湿法刻蚀和干法刻蚀的比较 湿法刻蚀 液态溶液 化学反应优点 工艺简单 选择性好 操作方便缺点 各向同性 精细线条难以刻蚀 大量的颗粒污染 化学废液 干法刻蚀 等离子体 化学反应 物理溅射优点 较高的各向异性 能形成更小的特征尺寸 等离子体可以容易的开始和结束 温度不敏感 工艺重复性好 更少的颗粒玷污 很少的化学废液缺点 选择性比较差 设备复杂 天津工业大学 小结 掌握光刻工艺的重要性及洁净度概念掌握光刻工艺流程 七步 目的 方法 影响因素 理解分辨率的概念及影响因素理解光刻胶