半导体技术第十章 高级光刻工艺课件

1、第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 1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。10.1 ULSI/VLSI IC 图形处理过程中存在地问题 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/VLSI 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0.3m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；晶圆表面的反射现象和高低不平

2、现象等。第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 2 下图列出了一些在2012年左右对光刻工艺的要求生产年度200120062012线宽(nm）15010050记忆量1 Gb16 Gb64 Gb逻辑Bits/cm2380 M2.2 B17 B芯片尺寸DRAM(mm2)4457901580最大连线水平7789掩膜层23242628缺陷密度DRAM(D/m)875490250芯片连接I/O119519703585芯片直径(mm)300300450第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 3 有关光学系统分辨率控制、改进的曝光源、曝光问题、掩膜版薄膜等问题参见10.210.4节。晶圆表面问题 晶圆表

3、面问题主要是指晶圆表面的条件，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：第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 5防反射涂层（ARC） 防反射涂层是在涂光刻胶之前在晶圆表面涂一层物质用来帮助光刻胶成像（见图10.15）。防反射涂层对成像过程有几点帮助： 1）平整晶圆表面； 2）防反射涂层切断了从晶圆表面反射的光线； 3）还能降低驻波效应和增强图形对比度。存在的问题 增加额外的涂层工艺和烘焙工艺，可能会使膜厚度和显影过程变得难控制，曝光时间也相应地增加3050。第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 6平整化 随着光刻次数的增加，晶圆表面变得高低不平 ，如图所示。平整

4、化技术包括：1）复层光刻胶工艺；2）工艺层平整化；3）回流技术；4）化学机械研磨。第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 7复层光刻胶第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 8第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 10 有关详细内容将在以后介绍。第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 12化学机械研磨设备第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 14双掩膜版防止针孔缺陷第十章 基本光刻工艺- 从曝光到最终检验 15自对准结构 过刻蚀和对准误差会使两个结构的距离比预期的近或远。而这两个因素又是不可避免的，所以各结构的对准变得至关重要。一种解决的办法就是自对准结构。比如MOS器件的栅极。采用自对准结构可有效地减少栅极与源漏区之间的交叠尺寸。刻蚀源漏区是简单的去除氧化物的过程，栅极在源漏区离子注入时作为掩蔽层（注入阻挡层）。如图所示，采用自对准工