第四章 光刻.

1、半导体光电器件制造技术半导体光电器件制造技术第四章第四章 光光 刻刻 4.1 光光 刻刻 胶的基本属性胶的基本属性 4.2 光光 刻刻 工工 艺艺 前言前言 4.3 光光 刻刻 中的中的 常常 见见 问问 题题 4.4 曝曝 光光 技技 术术 简简 介介前言前言光刻光刻是集成电路是集成电路(IC(IC :integrated :integrated circuit)circuit)工艺中的关键技术，其构想源工艺中的关键技术，其构想源于照相中复印技术，如果把掩膜版看成于照相中复印技术，如果把掩膜版看成照相的底片，那么光刻就相当于在晶片照相的底片，那么光刻就相当于在晶片表面上复印掩膜版图形。表面上

2、复印掩膜版图形。 自自19591959年美国科学家年美国科学家罗伯特罗伯特诺伊斯诺伊斯（集成电路之父，（集成电路之父，IntelIntel创始人之一）发明硅单片创始人之一）发明硅单片ICIC至今的至今的5050多年里，多年里，ICIC的集的集成度不断提高，器件的特征尺寸不断减小，这主要归功于成度不断提高，器件的特征尺寸不断减小，这主要归功于光刻技术光刻技术的进步。的进步。Robert Noyce 1927-1990前言前言 通常可用光刻次数及所需掩模的个数来表示某生产通常可用光刻次数及所需掩模的个数来表示某生产工艺的难易程度，一个典型的硅集成电路工艺包括工艺的难易程度，一个典型的硅集成电路工艺

3、包括15152525块掩膜版块掩膜版。硅片硅片ICIC制造工艺中，光刻占所有成本的制造工艺中，光刻占所有成本的35%35%。1um前言前言 光光刻是采用照相复印的刻是采用照相复印的方法，将事先制好的光刻版方法，将事先制好的光刻版上的图形精确地、重复地印上的图形精确地、重复地印在涂有感光胶的在涂有感光胶的SiO2层层或金或金属层属层上，然后利用光刻胶的上，然后利用光刻胶的选择性保护作用，对选择性保护作用，对SiO2层层或金属层或金属层进行选择性化学腐进行选择性化学腐蚀，从而在蚀，从而在SiO2 层层或金属层或金属层刻出与光刻版相应的图形。刻出与光刻版相应的图形。光刻示意图光刻示意图硅硅掩膜版掩膜

4、版感光胶感光胶氧化层氧化层硅硅感光胶感光胶氧化层氧化层硅硅氧化层氧化层前言前言平面晶体管制造工艺中的四次光刻平面晶体管制造工艺中的四次光刻硅硅氧化层氧化层氧化氧化一次光刻一次光刻基极基极基极扩散基极扩散发射极发射极二次光刻二次光刻发射极扩散发射极扩散四次光刻四次光刻金属金属铝蒸发铝蒸发三次光刻三次光刻前言前言1. 1. 光刻定义：光刻定义：光刻是一种图形复印和化学腐蚀相结合光刻是一种图形复印和化学腐蚀相结合 的精密表面加工技术。的精密表面加工技术。2. 2. 光刻目的：光刻目的：在二氧化硅或金属薄膜上面刻蚀出与掩膜版完全在二氧化硅或金属薄膜上面刻蚀出与掩膜版完全 对应的几何图形，把掩模版上的图

5、形转换成晶片上的器件结构，对应的几何图形，把掩模版上的图形转换成晶片上的器件结构， 从而实现选择性扩散和金属薄膜布线。从而实现选择性扩散和金属薄膜布线。3. 3. 光刻基本要求：光刻基本要求： 高分辨率高分辨率 高灵敏度高灵敏度 精密的套刻对准精密的套刻对准 低缺陷低缺陷前言前言 高灵敏度高灵敏度 灵敏度是指光刻胶感光的速度。在保证光刻质量的前提下，为了灵敏度是指光刻胶感光的速度。在保证光刻质量的前提下，为了提高产量，曝光时间越短越好，这就要求光刻胶具有高灵敏度。提高产量，曝光时间越短越好，这就要求光刻胶具有高灵敏度。 高分辨率高分辨率 分辨率是指将分辨率是指将晶片晶片上两个邻近的特征图形区分

6、开来的能力，即对上两个邻近的特征图形区分开来的能力，即对光刻工艺中可以达到的最小光刻图形尺寸的一种描述，是光刻精光刻工艺中可以达到的最小光刻图形尺寸的一种描述，是光刻精度和清晰度的标志之一。度和清晰度的标志之一。 分辨率又可表示为每毫米内能刻蚀出等距可分辨的最多线条数。分辨率又可表示为每毫米内能刻蚀出等距可分辨的最多线条数。 如线宽和间距均为如线宽和间距均为1um, R为为500条。条。 随着集成电路的集成度提高，加工的线条越来越细，对分辨率随着集成电路的集成度提高，加工的线条越来越细，对分辨率 的要求也越来越高。的要求也越来越高。R= 1/2L （L为线条宽度）为线条宽度）前言前言 精密的套

7、刻对准精密的套刻对准 集成电路制作需要十多次甚至几十次光刻，每次光刻都要相集成电路制作需要十多次甚至几十次光刻，每次光刻都要相互套准。互套准。 由于图形的特征尺寸在亚微米数量级上，因此，对套刻要求由于图形的特征尺寸在亚微米数量级上，因此，对套刻要求很高。要求套刻误差在特征尺寸的很高。要求套刻误差在特征尺寸的1010左右。左右。l 通常人们用通常人们用特征尺寸来评价一个集成电路生产线的技术水平。特征尺寸来评价一个集成电路生产线的技术水平。 所谓特征尺寸（所谓特征尺寸（CD：characteristic dimension）是指设计的）是指设计的 线条宽度线条宽度,它标志了器件工艺的总体水平，是设

8、计规则的主它标志了器件工艺的总体水平，是设计规则的主 要要 部分。通常我们所说的部分。通常我们所说的0.13 m，0.09 m工艺指的是光刻技术工艺指的是光刻技术 所能达到最小线条的工艺。所能达到最小线条的工艺。前言前言光刻简介光刻简介 低缺陷低缺陷 光刻缺陷会使电路失效，因此应该尽量减少缺陷。光刻缺陷会使电路失效，因此应该尽量减少缺陷。n 光刻胶光刻胶n 掩膜版掩膜版n 光刻机光刻机4. 4. 光刻三要素：光刻三要素：4.1 4.1 光刻胶光刻胶二、光刻胶须具备的特征二、光刻胶须具备的特征1.1. 能方便的涂覆以形成连续的薄膜，并和衬底表面（能方便的涂覆以形成连续的薄膜，并和衬底表面（SiO

9、SiO2 2或金属或金属蒸发层）能很好地粘附；蒸发层）能很好地粘附；2.2. 分辨率高，图像线条清晰；分辨率高，图像线条清晰；3.3. 对一定波长的光（如紫外线），有较强的光敏性；对一定波长的光（如紫外线），有较强的光敏性；4.4. 对所用的腐蚀液有足够的抗蚀能力；对所用的腐蚀液有足够的抗蚀能力；5.5. 光照后，显影液对需溶物能够全部溶解，不留残渣；光照后，显影液对需溶物能够全部溶解，不留残渣；6.6. 性能稳定，即光刻胶不应有暗光反应。性能稳定，即光刻胶不应有暗光反应。 光刻胶又称光致抗蚀剂光刻胶又称光致抗蚀剂(Photo-Resist) (Photo-Resist) ，是光刻工艺的核心，

10、是光刻工艺的核心，其质量的优劣对光刻有很大的影响，所以必须选择和配置比较理想的其质量的优劣对光刻有很大的影响，所以必须选择和配置比较理想的光刻胶。光刻胶。一、光刻胶使用的目的一、光刻胶使用的目的1.1. 将掩膜版的图形转移到晶片表面的氧化层或金属蒸发层中；将掩膜版的图形转移到晶片表面的氧化层或金属蒸发层中；2.2. 在后续工艺（刻蚀、离子注入）中保护其下面的材料。在后续工艺（刻蚀、离子注入）中保护其下面的材料。4.1 4.1 光刻胶光刻胶1、正光刻胶正光刻胶n所谓正胶是指在光照下，胶所谓正胶是指在光照下，胶发生分解，变成可溶于显影发生分解，变成可溶于显影液的那类光刻胶。液的那类光刻胶。n正胶的

11、感光区域在显影时可正胶的感光区域在显影时可以溶解，而未感光区域在显以溶解，而未感光区域在显影时不溶解。因此，所形成影时不溶解。因此，所形成的光刻胶图形是掩模板图形的光刻胶图形是掩模板图形的正映像。的正映像。三、光刻胶的分类三、光刻胶的分类 根据光刻胶在曝光前后溶解特性的变化，可分为正光刻胶（正胶）根据光刻胶在曝光前后溶解特性的变化，可分为正光刻胶（正胶）和负光刻胶（负胶）。和负光刻胶（负胶）。4.1 4.1 光刻胶光刻胶2、负光刻胶、负光刻胶n所谓负胶是指在光照下，胶发生交联聚合反应，变成不溶于显所谓负胶是指在光照下，胶发生交联聚合反应，变成不溶于显影液的那类光刻胶。影液的那类光刻胶。n负胶的

12、感光区域在显影时不溶解，而未感光区域在显影时可以负胶的感光区域在显影时不溶解，而未感光区域在显影时可以溶解。因此，所形成的光刻胶图形是掩模板图形的反映像。溶解。因此，所形成的光刻胶图形是掩模板图形的反映像。4.1 4.1 光刻胶光刻胶 四、光刻胶的成分四、光刻胶的成分1. 聚合物材料（也称树脂）聚合物材料（也称树脂）n在光的辐照下不发生在光的辐照下不发生 化学反应，其主要作用是保证光刻胶薄膜的化学反应，其主要作用是保证光刻胶薄膜的附着性和抗蚀性，同时也决定了光刻胶薄膜的膜厚、弹性和热稳附着性和抗蚀性，同时也决定了光刻胶薄膜的膜厚、弹性和热稳定性等性质。定性等性质。n正胶中常用树脂：苯酚甲醛树脂

13、；负胶中常用树脂：聚异戊二正胶中常用树脂：苯酚甲醛树脂；负胶中常用树脂：聚异戊二烯类聚合物。烯类聚合物。2.感光材料（感光剂）感光材料（感光剂）n当被曝光时发生光化学反应而改变溶解性；当被曝光时发生光化学反应而改变溶解性；n正光刻胶正光刻胶：由不溶变为可溶；：由不溶变为可溶；负光刻胶负光刻胶：由可溶变为不溶。：由可溶变为不溶。n正胶中常用感光剂：重氮萘醌；负胶中常用感光剂：聚乙烯醇肉正胶中常用感光剂：重氮萘醌；负胶中常用感光剂：聚乙烯醇肉桂酸酯和双叠氮系化合物；桂酸酯和双叠氮系化合物；3.溶剂溶剂n溶解树脂和感光剂，使光刻胶在涂到晶片表面之前保持为液态。溶解树脂和感光剂，使光刻胶在涂到晶片表面

14、之前保持为液态。4.1 4.1 光刻胶光刻胶五、感光剂的光化学反应机理五、感光剂的光化学反应机理1、正、正型型感光剂感光剂 重重氮萘醌氮萘醌n 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构形成五元环乙烯酮化合物，遇水经水解生成茚基羧酸衍生物构形成五元环乙烯酮化合物，遇水经水解生成茚基羧酸衍生物。4.1 4.1 光刻胶光刻胶2、负、负型型感光剂感光剂（1）聚乙烯醇肉桂酸酯）聚乙烯醇肉桂酸酯n利用感光剂本身的感光性官能团发生光聚合反应，如双健进行利用感光剂本身的感光性官能团发生光聚合反应，如双健进行交链反应形成三维网状结构的

15、不溶性物质。交链反应形成三维网状结构的不溶性物质。4.1 4.1 光刻胶光刻胶（2）双叠氮系化合物）双叠氮系化合物n双叠氮化合物遇光照射时发生分解反应，放出氮气，变成氮游双叠氮化合物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（聚异戊二烯）上的双健发生反应，而成离基，然后再与树脂（聚异戊二烯）上的双健发生反应，而成为网状结构的不溶性物质。为网状结构的不溶性物质。hvN3 - R - N3:N - R - N: + N2 :N - R - N: +CCCCCCCCRNN4.1 4.1 光刻胶光刻胶六、正胶和负胶的特点六、正胶和负胶的特点n 正胶正胶p 分辨率高（分辨率高（ 1 2

16、 um 2 um）4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺光刻工艺流程光刻工艺流程表面处理表面处理旋转涂胶旋转涂胶前烘前烘去胶去胶显影显影坚膜坚膜对准对准& &曝光曝光刻蚀刻蚀4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺一、表面处理一、表面处理分三步：微粒清除、分三步：微粒清除、脱水烘焙和脱水烘焙和晶片涂底胶晶片涂底胶n 第一步第一步: :微粒清除微粒清除p目的：目的：清除掉晶片在存储、装载和卸载到片匣过程中吸附到的一些颗清除掉晶片在存储、装载和卸载到片匣过程中吸附到的一些颗 粒状污染物。粒状污染物。p清除方法：清除方法：l高压氮气吹除高压氮气吹除l化学湿法清洗：酸清洗化学湿法清洗：酸清洗l旋转刷

17、洗旋转刷洗l高压水流喷洗高压水流喷洗4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺n 第二步第二步: :脱水烘焙脱水烘焙p目的：目的：干燥晶片表面，使基底表面由亲水性变为疏水性，增加表面粘干燥晶片表面，使基底表面由亲水性变为疏水性，增加表面粘 附性。附性。p脱水烘焙的三个温度范围：脱水烘焙的三个温度范围：l150-200150-200，低温蒸发水分；，低温蒸发水分；l400400，中温烘烤；，中温烘烤；l750750，高温烘干。，高温烘干。p保持疏水性表面通常采用方法：保持疏水性表面通常采用方法： 保持室内温度在保持室内温度在5050以下，并且在晶以下，并且在晶片片完成前一步工艺之后尽可能快完成前一步工艺之

18、后尽可能快的进行涂胶。的进行涂胶。 把晶把晶片片存储在用干燥存储在用干燥并干净并干净的氮气净化过的干燥器中。的氮气净化过的干燥器中。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺n 第三步：晶片涂底胶第三步：晶片涂底胶p目的：目的：增强光刻胶与晶片之间的附着力。增强光刻胶与晶片之间的附着力。p所用底胶：所用底胶：通常用六甲基二硅胺烷（通常用六甲基二硅胺烷（HMDSHMDS）或三甲基甲硅烷基二乙胺）或三甲基甲硅烷基二乙胺 （TMSDEATMSDEA）进行底膜处理。）进行底膜处理。p涂底胶方法：涂底胶方法：浸泡法、喷雾法、气相法。浸泡法、喷雾法、气相法。l在晶片上涂底胶最常用方法是气相底膜涂胶法，在晶片上涂底胶

19、最常用方法是气相底膜涂胶法，气相底膜涂胶是气相底膜涂胶是在在200200到到250250下约下约3030秒钟完成。秒钟完成。l气相底膜涂胶气相底膜涂胶具体工艺：晶片被放在烘箱内的石英载片台上，加热具体工艺：晶片被放在烘箱内的石英载片台上，加热的腔体抽真空后充入氮气携带的底胶蒸气。的腔体抽真空后充入氮气携带的底胶蒸气。气相成底膜气相成底膜完成后，腔完成后，腔体被抽空，并充入氮气到常压。体被抽空，并充入氮气到常压。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺二、旋转涂胶二、旋转涂胶滴胶头滴胶头真空吸盘真空吸盘与转动电机与转动电机连接的转杆连接的转杆至真空泵至真空泵台式匀胶机台式匀胶机4.2 4.2 光刻工艺光

20、刻工艺 1. 1. 旋转涂胶工艺：旋转涂胶工艺：静态涂胶工艺和动态喷洒工艺。静态涂胶工艺和动态喷洒工艺。涂胶铺展旋转真空高转速 n 静态涂胶工艺静态涂胶工艺p首先首先把光刻胶通过导管堆积在晶片的中心，堆积量由晶片大小和光刻胶把光刻胶通过导管堆积在晶片的中心，堆积量由晶片大小和光刻胶的类型决定，堆积量非常关键，量少了会导致涂胶不均匀，量大了会导的类型决定，堆积量非常关键，量少了会导致涂胶不均匀，量大了会导致晶片边缘光刻胶的堆积甚至流到背面。致晶片边缘光刻胶的堆积甚至流到背面。然后将光刻胶铺展，最后加速然后将光刻胶铺展，最后加速旋转器完成光刻胶膜。旋转器完成光刻胶膜。p随着晶片直径越来越大，静态涂

21、胶已不能满足要求。随着晶片直径越来越大，静态涂胶已不能满足要求。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺p首先首先把光刻胶通过导管喷洒在低速旋转（把光刻胶通过导管喷洒在低速旋转（500rpm500rpm）晶片的中心。）晶片的中心。低速旋转目的是帮助光刻胶最初的扩散，用这种方法可以用较少低速旋转目的是帮助光刻胶最初的扩散，用这种方法可以用较少量的光刻胶而达到更均匀的光刻胶膜。待扩散后加速旋转器完成量的光刻胶而达到更均匀的光刻胶膜。待扩散后加速旋转器完成最终要求薄而均匀的光刻胶膜最终要求薄而均匀的光刻胶膜。低转速真空高转速n 动态喷洒工艺动态喷洒工艺4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺 2. 2. 旋转涂胶步

22、骤旋转涂胶步骤n 分滴：分滴：当晶片静止或者旋转的非常慢时，光刻胶被分滴在晶片上。当晶片静止或者旋转的非常慢时，光刻胶被分滴在晶片上。n 旋转铺开：旋转铺开：低速旋转晶片，使光刻胶伸展到整个晶片表面。低速旋转晶片，使光刻胶伸展到整个晶片表面。n 旋转甩掉：旋转甩掉：高速旋转晶片，甩掉多余的光刻胶，在晶片上得到均匀高速旋转晶片，甩掉多余的光刻胶，在晶片上得到均匀 的光刻胶胶膜覆盖层。的光刻胶胶膜覆盖层。n 溶剂挥发：溶剂挥发：以固定转速继续旋转涂胶的晶片，直到溶剂挥发，光刻以固定转速继续旋转涂胶的晶片，直到溶剂挥发，光刻 胶胶膜几乎干燥为止。胶胶膜几乎干燥为止。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺3

23、.3. 旋转涂胶特点旋转涂胶特点n甩胶之后留在晶片上光刻胶不到甩胶之后留在晶片上光刻胶不到1%1%，其余都被甩掉。，其余都被甩掉。n胶膜膜厚与转速的平方根成反比。胶膜膜厚与转速的平方根成反比。n提升转速越快，均匀性越好。若转速提升慢，溶剂挥发，胶会变提升转速越快，均匀性越好。若转速提升慢，溶剂挥发，胶会变得粘稠不好移动。得粘稠不好移动。4.4. 旋转涂胶注意事项旋转涂胶注意事项n晶片越大，转速应该越小，晶片越大，转速应该越小，避免涂胶不均匀避免涂胶不均匀。n涂胶应该是在超净环境中进行，避免黏附微粒。涂胶应该是在超净环境中进行，避免黏附微粒。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺 1 1. . 目的目

24、的在较高温度下进行烘焙，可以使溶剂从光刻胶中挥发出来（光刻胶胶膜未经在较高温度下进行烘焙，可以使溶剂从光刻胶中挥发出来（光刻胶胶膜未经前烘含有前烘含有10-30%10-30%的溶剂，前烘后则降至的溶剂，前烘后则降至5%5%左右）。左右）。n降低灰尘的沾污；降低灰尘的沾污；n避免溶剂吸收光干扰曝光中化合物的化学反应；避免溶剂吸收光干扰曝光中化合物的化学反应；n蒸发溶剂增强光刻胶和晶片的粘附力。蒸发溶剂增强光刻胶和晶片的粘附力。减轻高速旋转形成的薄膜应力，从而提高光刻胶的粘附性。减轻高速旋转形成的薄膜应力，从而提高光刻胶的粘附性。为显影做准备。若光刻胶胶膜未经前烘，那么曝光区和非曝光区的光刻胶的为

25、显影做准备。若光刻胶胶膜未经前烘，那么曝光区和非曝光区的光刻胶的溶剂含量都比较高，在显影液中都会溶解。溶剂含量都比较高，在显影液中都会溶解。三、前烘三、前烘4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺2.2. 具体工艺具体工艺n真空热平板烘烤。烘烤时间和温度要精确控制。真空热平板烘烤。烘烤时间和温度要精确控制。n温度在温度在9090100100，在热板上加热，在热板上加热3030秒，然后在冷板上降温。秒，然后在冷板上降温。3.3. 注意事项注意事项n不完全的烘焙在曝光过程中造成图像形成不完整和在刻蚀过程中造成不完全的烘焙在曝光过程中造成图像形成不完整和在刻蚀过程中造成多余的光刻胶漂移；多余的光刻胶漂移；n

26、过分烘焙会造成光刻胶中的聚合物产生聚合反应，影响曝光。过分烘焙会造成光刻胶中的聚合物产生聚合反应，影响曝光。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺 四四、对准与曝光、对准与曝光 1. 1. 目的：目的：对光刻胶进行曝光，使其某些对光刻胶进行曝光，使其某些区域被光照，某些区域不被光照，发区域被光照，某些区域不被光照，发生不同的化学反应，在其中出现隐形生不同的化学反应，在其中出现隐形的图形，为显影做准备的图形，为显影做准备。UV Light SourceMaskl l2. 2. 具体工艺具体工艺n对准：对准：将掩膜版与涂了胶的晶片上的将掩膜版与涂了胶的晶片上的正确位置对准；正确位置对准；n曝光：曝光：对

27、掩膜版和晶片进行曝光，把对掩膜版和晶片进行曝光，把掩膜版图形转移到涂胶的掩膜版图形转移到涂胶的晶晶片上；片上；n曝光后烘焙：曝光后烘焙：在在100加热板上进行加热板上进行曝光后烘焙曝光后烘焙10min，降低光刻胶中的，降低光刻胶中的驻波效应。驻波效应。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺p驻波效驻波效应应(standing wave):l曝光的光波在进入到光刻胶层之后，若没有完全吸收，就会有一部分光波曝光的光波在进入到光刻胶层之后，若没有完全吸收，就会有一部分光波穿过光刻胶层到达衬底表面，这一部分光波在衬底表面被反射之后，又回穿过光刻胶层到达衬底表面，这一部分光波在衬底表面被反射之后，又回到光刻胶

28、中，反射光波和入射光波发生干涉，形成驻波。到光刻胶中，反射光波和入射光波发生干涉，形成驻波。l曝光过程中，在曝光区域和未曝光区域边界上将会形成驻波效应。曝光过程中，在曝光区域和未曝光区域边界上将会形成驻波效应。l表现为以表现为以/2n /2n （为曝光波长，为曝光波长，n n为光刻胶的折射率）为间隔，在光刻为光刻胶的折射率）为间隔，在光刻胶中形成强弱相间的曝光区域。胶中形成强弱相间的曝光区域。p曝光后烘焙作用机理：曝光后烘焙作用机理：曝光后烘焙，光刻胶分子发生热运动，过曝光和曝光曝光后烘焙，光刻胶分子发生热运动，过曝光和曝光不足的光刻胶分子重新分布，降低了驻波效应，提高了光刻胶成像的分辨率。不

29、足的光刻胶分子重新分布，降低了驻波效应，提高了光刻胶成像的分辨率。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺3.3. 注意事项注意事项n曝光时间太长，显影后的胶面呈现出皱纹，使分辨率降低，图形尺寸曝光时间太长，显影后的胶面呈现出皱纹，使分辨率降低，图形尺寸变化，边缘不齐；变化，边缘不齐；n曝光时间太短，光刻胶交联不充分，显影时部分被溶解，胶面发黑呈曝光时间太短，光刻胶交联不充分，显影时部分被溶解，胶面发黑呈桔皮状，抗蚀性降低。桔皮状，抗蚀性降低。n曝光时间是由光刻胶，胶膜厚度，光源强度，及光源与片子间距离来曝光时间是由光刻胶，胶膜厚度，光源强度，及光源与片子间距离来决定，一般以短时间强曝光为好。决定，一

30、般以短时间强曝光为好。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺五、显影五、显影 1. 目的：目的：利用感光与未感光的光刻胶在显影液中的不同溶解度，进行掩模图利用感光与未感光的光刻胶在显影液中的不同溶解度，进行掩模图形的转移，让曝光后在光刻胶中形成的潜在图形显现出来，在光刻胶上形形的转移，让曝光后在光刻胶中形成的潜在图形显现出来，在光刻胶上形成三维图形。成三维图形。n在显影过程中，正胶的曝光区，或负胶的非曝光区的光刻胶在显影液在显影过程中，正胶的曝光区，或负胶的非曝光区的光刻胶在显影液中溶解，而相反的区域则不溶解。中溶解，而相反的区域则不溶解。n显影后留下的光刻胶将在后续的刻蚀和离子注入工艺中充当掩膜。

31、显影后留下的光刻胶将在后续的刻蚀和离子注入工艺中充当掩膜。ExposureDevelopment正胶正胶4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺2. 2. 具体工艺具体工艺三个基本步骤三个基本步骤: : n显影显影n清洗清洗n干燥干燥显影方式：显影方式：n湿法显影湿法显影l沉浸显影沉浸显影l连续喷雾显影连续喷雾显影l旋覆浸没显影旋覆浸没显影n干法显影干法显影p沉浸显影沉浸显影l最原始的方法。就是将待显影的晶最原始的方法。就是将待显影的晶片放入盛有显影液的容器中，经过片放入盛有显影液的容器中，经过一定的时间再放入加有化学冲洗液一定的时间再放入加有化学冲洗液的池中进行冲洗。的池中进行冲洗。l比较简单，但存

32、在的问题较多：比较简单，但存在的问题较多： 液体表面张力会阻止显影液进入微液体表面张力会阻止显影液进入微小开孔区；小开孔区； 溶解的光刻胶粘在晶片表面影响显溶解的光刻胶粘在晶片表面影响显影质量；影质量； 随着显影次数增加显影液的稀释和随着显影次数增加显影液的稀释和污染；污染；l在在大规模生产的今天，此方法不再大规模生产的今天，此方法不再适用。适用。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺l自动旋转显影。自动旋转显影。l显影剂显影剂和冲洗液都是在一个系统内完成，和冲洗液都是在一个系统内完成，每次用的显影液和冲洗液都是新的，所以每次用的显影液和冲洗液都是新的，所以较较沉浸显影系统沉浸显影系统清洁。清洁。l

33、一个或多个喷嘴喷洒显影液在晶片表面，一个或多个喷嘴喷洒显影液在晶片表面，同时晶片低速旋转同时晶片低速旋转（100100500rpm500rpm）。）。l喷嘴喷雾模式和晶片旋转速度喷嘴喷雾模式和晶片旋转速度是实现晶片是实现晶片间溶解率和均匀性的可重复性的关键调节间溶解率和均匀性的可重复性的关键调节参数参数。冲洗显影剂真空p连续喷雾显影连续喷雾显影4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺l喷喷覆适量的显影液到覆适量的显影液到晶晶片表面，会在片表面，会在晶晶片表面形成水坑形状。片表面形成水坑形状。l一般采用多次旋覆显影液（多次旋覆浸没补充了显影液的化学药品，更新一般采用多次旋覆显影液（多次旋覆浸没补充了显影

34、液的化学药品，更新显影液和光刻胶之间的化学反应），然后甩掉多余的显影液。显影液和光刻胶之间的化学反应），然后甩掉多余的显影液。l用去离子水冲洗（去除用去离子水冲洗（去除晶晶片两面的所有化学品）。片两面的所有化学品）。l旋转甩干。旋转甩干。l优点：显影液用量少；硅片显影均匀。优点：显影液用量少；硅片显影均匀。p旋覆浸没显影旋覆浸没显影4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺p干法显影干法显影l液体工艺的自动化程度不高，并且化学品的采购、存储、控制和处液体工艺的自动化程度不高，并且化学品的采购、存储、控制和处理费用昂贵，取代液体化学显影的途径是使用等离子体刻蚀工艺，理费用昂贵，取代液体化学显影的途径是使用

35、等离子体刻蚀工艺，该工艺现已非常成熟。该工艺现已非常成熟。l干法光刻显影要求光刻胶化学物的曝光或未曝光的之一易于被氧等干法光刻显影要求光刻胶化学物的曝光或未曝光的之一易于被氧等离子体去除。离子体去除。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺 正胶显影正胶显影n显影剂：显影剂：碱水溶液碱水溶液，氢氧化钠或氢氧化钾氢氧化钠或氢氧化钾n冲洗剂：冲洗剂：水水n具体过程具体过程p光刻胶（光照）光刻胶（光照）乙烯酮乙烯酮 曝光曝光p乙烯酮（乙烯酮（+水）水）羧酸羧酸水解水解p羧酸（羧酸（+OH-）盐盐+H2O显影显影n曝光后的正胶是逐层溶解的，中和反曝光后的正胶是逐层溶解的，中和反应只在光刻胶表面进行，受显影液影

36、应只在光刻胶表面进行，受显影液影响小。响小。n正胶可以得到更高的分辨率。正胶可以得到更高的分辨率。 负胶显影负胶显影n显影剂：显影剂：二甲苯二甲苯n冲洗剂：冲洗剂：n-n-丁基醋酸盐。快速稀释显影丁基醋酸盐。快速稀释显影液，冲洗光刻胶；液，冲洗光刻胶；n具体过程具体过程p未光照的光刻胶（在显影液中）未光照的光刻胶（在显影液中） 凝凝胶体胶体p凝胶体被冲洗剂溶解冲掉。凝胶体被冲洗剂溶解冲掉。n未曝光的负胶是整个层都先在显影液未曝光的负胶是整个层都先在显影液中变为凝胶体，然后再分解掉，这样中变为凝胶体，然后再分解掉，这样整个负胶层都被浸透，导致曝光区的整个负胶层都被浸透，导致曝光区的负胶膨胀变形，

37、使分辨率下降。负胶膨胀变形，使分辨率下降。3.3. 正胶和负胶的显影正胶和负胶的显影4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺n显影检验显影检验p光刻工艺的第一次质检，任何一次工艺过后都要进行检验，经检验合格的光刻工艺的第一次质检，任何一次工艺过后都要进行检验，经检验合格的晶片流入晶片流入下一道工艺。下一道工艺。p光刻胶的图形是临时性的，不合格的晶片将被去除光刻胶返工，刻蚀和注光刻胶的图形是临时性的，不合格的晶片将被去除光刻胶返工，刻蚀和注入后的图形是永久的，刻蚀和注入后不能返工。入后的图形是永久的，刻蚀和注入后不能返工。n 显影检验的内容显影检验的内容使用光学显微镜或扫描电子显微镜检查。使用光学显微镜

38、或扫描电子显微镜检查。p掩模板是否选用正确。掩模板是否选用正确。p光刻胶层的质量是否满足要求，包括光刻胶的污染、空洞或划伤等。光刻胶层的质量是否满足要求，包括光刻胶的污染、空洞或划伤等。p图形的质量，如图形尺寸上的偏差。图形的质量，如图形尺寸上的偏差。p套准精度是否满足。套准精度是否满足。4.4. 显影后检查显影后检查4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺5.5. 显影的三个主要问题显影的三个主要问题n 不完全显影：不完全显影：表面还残留有光刻胶，表面还残留有光刻胶，显影液不足造成。显影液不足造成。n 欠显影：欠显影：显影的侧壁不垂直，由显影显影的侧壁不垂直，由显影时间不足造成；时间不足造成；n 过

39、度显影：过度显影：靠近表面的光刻胶被显影靠近表面的光刻胶被显影液过度溶解，形成台阶，由显影时间太液过度溶解，形成台阶，由显影时间太长造成。长造成。6.6. 影响显影效果的主要因素影响显影效果的主要因素n 曝光时间曝光时间n 前烘的温度和时间前烘的温度和时间n 光刻胶的厚度光刻胶的厚度n 显影液的浓度显影液的浓度n 显影液的温度显影液的温度n 显影的时间显影的时间4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺六、坚膜六、坚膜 1. 1. 目的：目的：高温去掉光刻胶中剩余的溶剂，以免污染后续的离子注入环境，增高温去掉光刻胶中剩余的溶剂，以免污染后续的离子注入环境，增强光刻胶对晶片表面的附着力，同时提高光刻胶在刻

40、蚀和离子注入过程中强光刻胶对晶片表面的附着力，同时提高光刻胶在刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性和保护能力，进一步减少驻波效应。的抗蚀性和保护能力，进一步减少驻波效应。 2. 2. 具体工艺具体工艺 在热板上，温度在在热板上，温度在120120到到140140，烘烤，烘烤1 12 2分钟。分钟。n在方法和设备上与前面介绍的软烘焙相似。在方法和设备上与前面介绍的软烘焙相似。n比前烘温度高，但是不能超过比前烘温度高，但是不能超过170-180170-180，否则光刻胶就会流动从而，否则光刻胶就会流动从而破坏图形，而且光刻胶内部拉伸应力的增加会使光刻胶的附着性下破坏图形，而且光刻胶内部拉伸应力的增加会使光

41、刻胶的附着性下降。降。 坚膜后对胶进行光学稳定。坚膜后对胶进行光学稳定。n用紫外光（用紫外光（UVUV）辐照并加热。）辐照并加热。n目的是使光刻胶在干法刻蚀过程中的抗蚀性得到增强，而且还可以目的是使光刻胶在干法刻蚀过程中的抗蚀性得到增强，而且还可以减少在注入过程中从光刻胶中逸出的气体，防止在光刻胶中形成气减少在注入过程中从光刻胶中逸出的气体，防止在光刻胶中形成气泡。泡。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺3. 3. 常见问题常见问题n 坚膜不足：坚膜不足：由烘烤不足造成，会降低光刻胶抗刻蚀能力和离子注由烘烤不足造成，会降低光刻胶抗刻蚀能力和离子注入中的阻挡能力以及与基底的黏附能力。入中的阻挡能力以

42、及与基底的黏附能力。n 坚膜过度：坚膜过度：由烘烤过度造成，由烘烤过度造成， 会引起光刻胶的流动，使图形精会引起光刻胶的流动，使图形精度降低，分辨率变差。度降低，分辨率变差。 正常坚膜过坚膜4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺七、刻蚀七、刻蚀 刻蚀也称腐蚀，是光刻中的重要工序之一，分为刻蚀也称腐蚀，是光刻中的重要工序之一，分为湿法腐蚀湿法腐蚀和和干法干法刻蚀刻蚀两种刻蚀方法。两种刻蚀方法。 1. 1. 湿法腐蚀湿法腐蚀n 定义：定义：使用特定的溶液与需要被腐蚀的薄膜材料进行化学反应，进而使用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区域的薄膜。除去没有被光刻胶覆盖区域的

43、薄膜。n 优点：优点：可以控制腐蚀液的化学成分，使得腐蚀液对特定薄膜材料的腐可以控制腐蚀液的化学成分，使得腐蚀液对特定薄膜材料的腐蚀速率远远大于对其他材料的腐蚀速率，从而提高腐蚀的选择性。蚀速率远远大于对其他材料的腐蚀速率，从而提高腐蚀的选择性。n 缺点缺点：化学反应化学反应是各向同性的，因而位于光刻胶边缘下面的薄膜材料是各向同性的，因而位于光刻胶边缘下面的薄膜材料就不可避免的遭到腐蚀，这就使得湿法腐蚀无法满足就不可避免的遭到腐蚀，这就使得湿法腐蚀无法满足ULSIULSI工艺对加工精工艺对加工精细线条的要求。细线条的要求。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺（1）Si的湿法腐蚀的湿法腐蚀n 使用酸

44、溶液使用酸溶液n 使用碱溶液使用碱溶液p用用KOH+IPA（异丙醇）。（异丙醇）。p在（在（100）面的窗口上腐蚀时，若时间短或窗口大，会腐蚀成）面的窗口上腐蚀时，若时间短或窗口大，会腐蚀成“U” 形槽，形槽，若时间长则为若时间长则为“V” 形槽。形槽。p在（在（110）面的窗口上腐蚀，则会形成基本直璧的沟槽。）面的窗口上腐蚀，则会形成基本直璧的沟槽。（3） Si3N4的湿法腐蚀的湿法腐蚀n 用热（用热（130-150130-150）的磷酸腐蚀。）的磷酸腐蚀。（2） SiO2的湿法腐蚀的湿法腐蚀3262226SiHNOHFH SiFHNOH OHn 使用酸溶液使用酸溶液p因因HF会逐渐减少，为

45、防止腐蚀速率下降，要加入会逐渐减少，为防止腐蚀速率下降，要加入NH4F，维持，维持HF浓度。浓度。242262SiOHFSiFH OH43NH FNHHF4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺2. 2. 干法刻蚀干法刻蚀（1）定义：定义：利用等离子体激活的化学反应或者是利用高能离子束轰击完成利用等离子体激活的化学反应或者是利用高能离子束轰击完成 去除物质的方法去除物质的方法。（2）特点：特点：纵向上的刻蚀速率大于横向的刻蚀速率。位于光刻胶边缘下面纵向上的刻蚀速率大于横向的刻蚀速率。位于光刻胶边缘下面 的材料就不会被腐蚀。但是离子对的材料就不会被腐蚀。但是离子对SiSi片上的光刻胶和无保护的薄膜会片上

46、的光刻胶和无保护的薄膜会 同时进行轰击刻蚀，其刻蚀的选择性比湿法腐蚀差。同时进行轰击刻蚀，其刻蚀的选择性比湿法腐蚀差。（3）种类）种类：等离子体刻蚀、溅射刻蚀、反应离子刻蚀。等离子体刻蚀、溅射刻蚀、反应离子刻蚀。 等离子体刻蚀等离子体刻蚀n定义：定义：利用辉光放电产生的活性粒子与需要刻蚀的材料发生化学反应，利用辉光放电产生的活性粒子与需要刻蚀的材料发生化学反应，形成挥发性产物完成刻蚀。形成挥发性产物完成刻蚀。n特点：特点：等离子体刻蚀主要通过化学反应完成，具有比较好的选择性，等离子体刻蚀主要通过化学反应完成，具有比较好的选择性，但是各向异性较差。但是各向异性较差。4.2 4.2 光刻工艺光刻工

47、艺 溅射刻蚀溅射刻蚀n定义：定义：通过高能离子轰击需要刻蚀的材料表面，使材料表面产生损伤，通过高能离子轰击需要刻蚀的材料表面，使材料表面产生损伤，并去除损伤的物理过程。并去除损伤的物理过程。n特点：特点：各向异性效果较好，但是刻蚀的选择性相对较差。各向异性效果较好，但是刻蚀的选择性相对较差。n使用惰性气体产生等离子体。使用惰性气体产生等离子体。 反应离子刻蚀反应离子刻蚀n定义：定义：由等离子体强化后的反应离子气体轰击目标材料而完成的刻蚀。由等离子体强化后的反应离子气体轰击目标材料而完成的刻蚀。n与溅射刻蚀的主要区别：与溅射刻蚀的主要区别：反应离子刻蚀使用的不是惰性气体，而是与反应离子刻蚀使用的

48、不是惰性气体，而是与等离子体刻蚀所使用的气体相同。等离子体刻蚀所使用的气体相同。n特点：特点：结合了等离子体刻蚀和溅射刻蚀两种方法，刻蚀的选择性较好，结合了等离子体刻蚀和溅射刻蚀两种方法，刻蚀的选择性较好，但缺点是刻蚀终点难以检测。但缺点是刻蚀终点难以检测。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺n反应机理反应机理: :pCF4与高能量（与高能量（10eV）电子碰撞）电子碰撞pF游离基与游离基与SiO2和和Si反应，生成挥发性的反应，生成挥发性的SiF4。43()CFeCFFe游离基242444SiOFSiFOSiFSiF （4） SiOSiO2 2和和SiSi的干法刻蚀的干法刻蚀n等离子体刻蚀等离子

49、体刻蚀n所用气体：所用气体：早期使用早期使用CFCF4 4，现在使用较多的是，现在使用较多的是CHFCHF3 3、C C2 2F F6 6、SFSF6 6、C C3 3F F8 8。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺（5） Si3N4的干法刻蚀的干法刻蚀n在在ULSI工艺中，工艺中， Si3N4的主要用途：的主要用途：p在在SiO2层上通过低压化学汽相沉积（层上通过低压化学汽相沉积（LPCVD）制备）制备Si3N4薄膜，然薄膜，然后经过光刻和干法刻蚀形成图形，后经过光刻和干法刻蚀形成图形，作为接下来氧化或扩散的掩蔽作为接下来氧化或扩散的掩蔽层层，但是并不成为器件的组成部分。，但是并不成为器件的组

50、成部分。p通过等离子增强的化学蒸发沉积（通过等离子增强的化学蒸发沉积（PECVD）制备）制备Si3N4薄膜作为器薄膜作为器件的保护层件的保护层。这层。这层Si3N4薄膜经过光刻和干法刻蚀后，薄膜经过光刻和干法刻蚀后， Si3N4下面的下面的金属化层露了出来，就形成了器件的压焊点，然后就可以测试和金属化层露了出来，就形成了器件的压焊点，然后就可以测试和封装了。封装了。n这两种薄膜都可以用这两种薄膜都可以用CF4+O2等离子体，或其他含有等离子体，或其他含有F原子的气体等离原子的气体等离子体进行刻蚀。子体进行刻蚀。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺（6 6）多晶多晶SiSi与金属与金属SiSi化物的

51、干法刻蚀化物的干法刻蚀n刻蚀刻蚀WSi2、TiSi2可以使用可以使用F原子或原子或Cl原子，形成挥发性化合物。原子，形成挥发性化合物。n刻蚀多晶刻蚀多晶Si用用F原子为各向同性，使用原子为各向同性，使用Cl原子为各向异性，且对多晶原子为各向异性，且对多晶Si/SiO2有很好有很好的选择性。故刻蚀多晶的选择性。故刻蚀多晶Si用用Cl化物的等离子体。化物的等离子体。（7 7） AlAl与与AlAl合金的干法刻蚀合金的干法刻蚀nAl-Si、Al-Cu可以含可以含Cl气体（气体（CCl4、BCl3、SiCl4）或者在含有）或者在含有Cl气体气体的混合气体中进行刻蚀。在最佳条件下，刻蚀剖面的混合气体中进

52、行刻蚀。在最佳条件下，刻蚀剖面可以是垂直的可以是垂直的。nAl可以自发的与可以自发的与Cl或或Cl2反应生成准挥发性的反应生成准挥发性的AlCl3。4.2 4.2 光刻工艺光刻工艺八、去胶八、去胶 1. 1. 定义：定义：经过刻蚀或离子注入后，不再需要光刻胶保护层，将光刻胶经过刻蚀或离子注入后，不再需要光刻胶保护层，将光刻胶 从硅片上去除，称为去胶。从硅片上去除，称为去胶。 2. 2. 去胶方法去胶方法n 湿法去胶湿法去胶p有机溶液去胶：有机溶液去胶：使用丙酮和芳香族有机溶剂。使用丙酮和芳香族有机溶剂。p无机溶液去胶：无机溶液去胶：使用使用H2SO4或或H2O2将胶中的将胶中的C氧化为氧化为C

53、O2，若胶下为，若胶下为Al，则不能用无机溶液。，则不能用无机溶液。n 干法去胶干法去胶p通常用等离子体去胶。通常用等离子体去胶。p等离子体去胶机理：等离子体去胶机理： O2Plasma高频电场高频电场 O2电离电离OOO活性基与胶反应活性基与胶反应 CO2 ， CO ，H2O4.3 4.3 光刻中的常见问题光刻中的常见问题一、光刻分辨率不高一、光刻分辨率不高 影响光刻分辨率的因素主要有：影响光刻分辨率的因素主要有：（1 1）掩膜本身掩膜本身的分辨率。的分辨率。（2 2）光刻胶光刻胶的分辨率。的分辨率。（3 3）胶膜厚度。胶膜厚度。由于衍射和胶内微粒对光的散射，会使线条边缘不应曝光的部分受到光

54、的由于衍射和胶内微粒对光的散射，会使线条边缘不应曝光的部分受到光的作用，胶膜越后这种现象越严重。为提高分辨率，尽量减少胶膜的厚度。作用，胶膜越后这种现象越严重。为提高分辨率，尽量减少胶膜的厚度。（4 4）光的衍射。光的衍射。在胶膜厚度不均匀及片子上有小突起物时，使掩膜与片子不能紧密靠近，在胶膜厚度不均匀及片子上有小突起物时，使掩膜与片子不能紧密靠近，衍射现象会更严重。衍射现象会更严重。（5 5）光源。光源。曝光光线应为平行光并和掩膜严格地保持垂直，可以减少光线斜射对分辨率的曝光光线应为平行光并和掩膜严格地保持垂直，可以减少光线斜射对分辨率的影响。影响。（6 6）曝光时间和显影时间。曝光时间和显

55、影时间。曝光时间越长，光的散射作用越大；显影时间越短，显影越不曝光时间越长，光的散射作用越大；显影时间越短，显影越不彻底。这都会影响分辨率。彻底。这都会影响分辨率。（7 7）腐蚀。腐蚀。腐蚀不仅有纵向腐蚀，也有横向腐蚀。所以刻蚀的图形越浅，分辨率越高。腐蚀不仅有纵向腐蚀，也有横向腐蚀。所以刻蚀的图形越浅，分辨率越高。4.3 4.3 光刻中的常见问题光刻中的常见问题二、浮胶二、浮胶1. 1. 定义：定义：在显影和腐蚀时，片子上应该有胶的地方发生胶膜脱落，称为浮胶。在显影和腐蚀时，片子上应该有胶的地方发生胶膜脱落，称为浮胶。2. 2. 产生浮胶的主要原因：产生浮胶的主要原因： （1 1）片子未烘干

56、或涂胶机内湿度过大，致使片子表面不够干燥。）片子未烘干或涂胶机内湿度过大，致使片子表面不够干燥。 （2 2）片子表面有油污，使胶与片子粘附不牢。）片子表面有油污，使胶与片子粘附不牢。 （3 3）曝光时间不足，显影时间过长，使胶膜软化。）曝光时间不足，显影时间过长，使胶膜软化。 （4 4）坚膜温度过低，时间过）坚膜温度过低，时间过短；坚短；坚膜温度过高，时间过长，使胶膜质量变差。膜温度过高，时间过长，使胶膜质量变差。 （5 5）腐蚀液配比不当，或温度过高，腐蚀时间过长。）腐蚀液配比不当，或温度过高，腐蚀时间过长。 （6 6）磷扩散后，片子表面磷硅玻璃层与胶的附着能力差，易浮胶。）磷扩散后，片子表

57、面磷硅玻璃层与胶的附着能力差，易浮胶。4.3 4.3 光刻中的常见问题光刻中的常见问题三、钻蚀三、钻蚀1. 1. 定义：定义：在图形边缘部分，不应被腐蚀的地方也被腐蚀掉了，因而造成边缘在图形边缘部分，不应被腐蚀的地方也被腐蚀掉了，因而造成边缘 变坏，图形变大的现象称为钻蚀。变坏，图形变大的现象称为钻蚀。2. 2. 造成钻蚀的主要原因：造成钻蚀的主要原因： （1 1）表面不干燥、不清洁，使片子与胶粘附不牢。）表面不干燥、不清洁，使片子与胶粘附不牢。 （2 2）磷扩散后，片子表面磷硅玻璃层与胶的）磷扩散后，片子表面磷硅玻璃层与胶的附着附着能力能力差。差。 （3 3）胶层太薄，抗蚀能力差。）胶层太薄

58、，抗蚀能力差。 （4 4）坚膜温度过低或时间过短。）坚膜温度过低或时间过短。 （5 5）腐蚀液温度过高或腐蚀时间过长。）腐蚀液温度过高或腐蚀时间过长。正常正常钻蚀钻蚀4.3 4.3 光刻中的常见问题光刻中的常见问题四、针孔四、针孔 1. 1. 定义定义：是是指窗口以外的氧化层，由于光刻胶掩蔽不完整指窗口以外的氧化层，由于光刻胶掩蔽不完整 而存在一些小孔，腐蚀后就在这些氧化层上产生相应的小孔，而存在一些小孔，腐蚀后就在这些氧化层上产生相应的小孔， 称为针孔称为针孔。2. 2. 对器件的影响：对器件的影响： n若在光刻隔离区产生针孔，经隔离扩散工序，针孔就若在光刻隔离区产生针孔，经隔离扩散工序，针

59、孔就形成形成p p型或型或n n型管道型管道。n若针孔产生在基区位置上，则使该三极管的基区对地漏电流增大，严重时若针孔产生在基区位置上，则使该三极管的基区对地漏电流增大，严重时甚至短路。甚至短路。n光刻引线孔时，若产生针孔，当光刻引线孔时，若产生针孔，当AlAl层覆盖之后有可能导致短路。层覆盖之后有可能导致短路。3. 3. 产生针孔主要原因：产生针孔主要原因： （1 1）光刻板的白区上有黑斑，灰尘等。）光刻板的白区上有黑斑，灰尘等。 （2 2）片子表面的灰尘，操作环境中的灰尘、沾污以及胶本身含有的颗粒物，都会）片子表面的灰尘，操作环境中的灰尘、沾污以及胶本身含有的颗粒物，都会 导致胶层中有颗粒

60、物存在，此处会先被腐蚀液钻蚀。导致胶层中有颗粒物存在，此处会先被腐蚀液钻蚀。 （3 3）胶层过薄或抗蚀能力较差。）胶层过薄或抗蚀能力较差。 （4 4）曝光时间短，胶联不充分；曝光时间长，胶层皱皮，都会使掩膜失效。）曝光时间短，胶联不充分；曝光时间长，胶层皱皮，都会使掩膜失效。 （5 5）腐蚀液配比不当，腐蚀剂过量也会使腐蚀速率过快而形成较多针孔。）腐蚀液配比不当，腐蚀剂过量也会使腐蚀速率过快而形成较多针孔。 4.34.3光刻中的常见问题光刻中的常见问题五、小岛五、小岛 1. 1. 定义：定义：小岛是指在应该去掉氧化层的窗口上，未能刻蚀小岛是指在应该去掉氧化层的窗口上，未能刻蚀 干净，留下细小的氧化层区域。干净