光刻工艺和刻蚀工艺PPT学习教案

1、会计学1光刻工艺和刻蚀工艺光刻工艺和刻蚀工艺第1页/共82页第2页/共82页第3页/共82页光刻胶第4页/共82页负性光刻胶依曝光时抗蚀剂结构变化的方式，又有两种典型类型。一种是利用抗蚀剂分子本身的感光性官能团，如双健等进行交链反应形成三维的网状结构另一种是利用交链剂(又称架桥剂)进行交联形成三维的网状结构。聚烃类双叠氮系光致抗烛剂就是属于这一类第5页/共82页聚乙烯醇肉桂酸酯利用抗蚀剂分子本身的感光性官能团发生的光聚合反应如式：第6页/共82页遇光照射时发生分解反应，放出氮气，变成氮游离基，然后再与树脂上的双健发生反应，而成为网状结构的不溶性物质交链剂双叠氮化合物第7页/共82页邻叠氮萘醌类

2、化合物 在紫外光照射下发生分解反应，放出氮气，同时分子的结构经过重排形成五元环烯酮化合物，遇水经水解生成茚基羧酸衍生物 第8页/共82页第9页/共82页第10页/共82页第11页/共82页第12页/共82页248nm（KrF）,这些问题已解决，这种源已用于0.25m和0.18m的商品生产ArF极有可能成为0.13m和0.1m技术的光源0.1m以后的景象还不明朗第13页/共82页DNQ灵敏度100mJcm-2化学增强胶灵敏度-20-40mJcm-2第14页/共82页晶片上形成抗蚀膜图形是供形成晶片表面图形之用的，形成方法有二：其一是直接扫描法，就是按照图形设计数据直接在晶片的抗蚀膜上扫描曝光图形

3、其二是复印法，就是将掩摸图形复印到晶片上的抗蚀膜上。首先制作掩模图形，然后通过涂抗蚀剂、预烘、曝光、显影等步骤完成复印任务曝光技术直接影响到微细图形加工的精度与质量图形的形成第15页/共82页a,接触式b,接近式c,投影式第16页/共82页第17页/共82页电子束曝光方法主要有扫描式和投影式（分为摄像管式和透射电子成像式二种）两种第18页/共82页第19页/共82页光刻过程涂胶，前烘，曝光，显影，坚膜，腐蚀和去胶等七个步骤。光刻工艺过程示意图第20页/共82页第21页/共82页第22页/共82页242426422()SiOHFSiFH OSiFHFHSiF氟化铵在SiO2 腐蚀液中起缓冲剂的作

4、用。这种加有氟化铵的氢氟酸溶液，习惯上称为HF 缓冲液。常用的配方为：HF:NH4F:H2O = 3ml:6g:10ml第23页/共82页第24页/共82页第25页/共82页目前常用的腐蚀液有磷酸及高锰酸钾腐蚀液342432262()3AlH POAl H POH磷酸与铝的反应式高锰酸钾腐蚀液的配方为：42:6 :10 :90KMnONaOH H Oggml高锰酸钾与铝的反应式422NaOHKMnOAlKAlOMnO第26页/共82页等离子体刻蚀常用的工作气体是四氟化碳CF4 CF3* + CF2* + CF* + F*F*与硅、SiO2或Si3N4 作用时，则反应生成可挥发的SiF4 等气体

5、铝是活泼金属，和氯很容易起化学反应，可用氯等离子体腐蚀第27页/共82页第28页/共82页第29页/共82页第30页/共82页第31页/共82页第32页/共82页第33页/共82页研磨制作工艺流程第34页/共82页第35页/共82页第36页/共82页第37页/共82页第38页/共82页第39页/共82页制铬版的工艺一是在玻璃板上真空蒸铬，获得铬膜；二是光刻铬膜，得出版图，其过程和光刻硅片上的氧化层相同，只是腐蚀对象不是二氧化硅，而是金属铬。第40页/共82页彩色版：一种透明或半透明的掩膜彩色版：氧化铁版、硅版、氧化铬版、氧化亚铜版氧化铁板：既解决了乳胶板的不耐用问题，又解决了铬板的不透明和针孔

6、多的问题，而且氧化铁板在光学特牲、致密度等多方面都优于铬板。第41页/共82页第42页/共82页第43页/共82页第44页/共82页第45页/共82页第46页/共82页第47页/共82页第48页/共82页第49页/共82页226262SiOHFH SiFH O第50页/共82页3262226SiHNOHFH SiFHNOH OH第51页/共82页第52页/共82页材料腐蚀剂注释SiO2HF(水中含49)，纯HF对硅有选择性，对硅腐蚀速率很慢，腐蚀速率依赖于膜的密度，掺杂等因素NHF4:HF(6:1),缓冲HF或BOE是纯HF腐蚀速率的1/20，腐蚀速率依赖于膜的密度，掺杂等因素，不像纯HF那样

7、使胶剥离Si3N4HF(49%)腐蚀速率主要依赖于薄膜密度，膜中O,H的含量HPO:HO(沸点：130-150)对二氧化硅有选择性，需要氧化物掩膜。AlH3PO4:H2O:HNO3:CH3COOH(16:2:1:1)对硅，氧化硅和光刻胶有选择性多晶硅HNO3:H2O:HF(CH3COOH)(50:20:1)腐蚀速率依赖于腐蚀剂的组成单晶硅HNO3:H2O:HF(CH3COOH)(50:20:1)腐蚀速率依赖于腐蚀剂的组成KOH:HO:IPA(23wt%KOH,13wt%IPA)对于晶向有选择性，相应腐蚀速率（100）：（111）100：1TiNH4OH:H2O2:H2O(1:1:5)TiNNH

8、4OH:H2O2:H2O(1:1:5)对TiSi2有选择性TiSi2NH4F：HF(6:1)对TiSi2有选择性光刻胶H2SO4:H2O2(125)适用于不含金属的硅片有机剥离液适用于含金属的硅片第53页/共82页原因：1，在等离子体中会产生极具活性的化学物质，更有效的参与刻蚀2，等离子体刻蚀能够提供良好的各向异性刻蚀第54页/共82页第55页/共82页第56页/共82页第57页/共82页44FSiSiF第58页/共82页第59页/共82页第60页/共82页第61页/共82页n溅射刻蚀和离子铣第62页/共82页第63页/共82页第64页/共82页第65页/共82页第66页/共82页第67页/共

9、82页第68页/共82页气压能量选择性各向异性溅射刻蚀和离子铣高密度等离子体刻蚀，离子体刻蚀反应离子刻蚀等离子体刻蚀湿法化学腐蚀物理过程化学过程第69页/共82页第70页/共82页材料刻蚀剂简要介绍多晶硅SF6,CF4各向同性或接近各向同性（有严重钻蚀）；对SiO2很少或没有选择性CF4/H2,CHF3非常各向异性，对SiO2没有选择性CF4/O2各向同性或接近各向同性，对SiO2有选择性HBr,Cl2,Cl2/HBr/O2非常各向异性，对SiO2选择性很高单晶硅与多晶硅的刻蚀剂相同SiO2SF6,NF3,CF4/O2,CF4接近各向同性（有严重钻蚀）；增大离子能量或降低气压能够改进各向同性程度；对硅很少或没有选择性CF4/H2,CHF3/O2,C2F6,C3F8非常各向同性；对硅有选择性CHF3/C4F8,CO各向同性；对Si3N4有选择性Si3N4CF/4O2各向同性，对SiO2有选择性, 但对硅没有选择性CF4/H2非常各向异性，对硅有选择性，但对SiO2没有选择性CHF3/O2,CH2F2非常各向异性，对硅和SiO2都有选择性， AlCl2接近各向同性（有严重钻蚀）Cl2/CHCl3, Cl2/N2非常各向异性，经常加入BCl3以置换O2WCF4,SF6高刻蚀速率，对SiO2没有选择性Cl2对SiO2有选择性TiCl2,Cl2/CHCl3,CF4TiNCl2,