高级光刻工艺

1、第十章从基本光刻工艺-曝光到最终检验1，对基本光刻工艺进行了概述。随着图形大小缩小到亚微米级，对芯片制造过程低缺陷密度的要求越来越迫切。由于芯片大小和设备密度的增加，芯片制造行业必须尽可能利用各种现有工艺的潜力，开发新的工艺技术。10.1 ulsi/VLSI图形处理中的传统问题对于中型、大型和某些VLSI，前面介绍的基本光刻工艺完全合适，但是ulsi/VLSI的基本工艺已经比以往任何时候都重要。在亚微米工艺时代，某些光刻工艺明确显示了低于0.3m的极限。存在问题主要包括光学设备的物理极限。光刻胶分辨率限制；水晶园表面反射现象及不均匀现象。第10章从基本光刻工艺-曝光到最终检验3，2012年左右

2、，对光刻工艺提出了一些要求，有关光学系统分辨率控制、增强曝光源、曝光问题、掩膜等相关问题，请参阅第10.210.4节。晶圆表面问题晶圆表面问题主要是指表面的反射率、表面的地形差异、多层蚀刻等晶圆表面的条件。光刻胶的反射现象：第10章基本光刻工艺-曝光到最终检验4，反射问题在表面有很多阶梯(也称为复杂地形)的晶体花园中尤为明显。这些阶梯的面会斜反射入射光，导致图形分辨率不好，其中一个独特的现象是阶梯发生光干涉现象，在楼梯图形上产生“凹槽”。第10章基本光刻工艺-从曝光到最终检验5，反反射涂层(ARC)反反射涂层，在涂光刻胶之前将材料涂在水晶花园表面，有助于光刻胶成像(见图10.15)。防反射涂层

3、对成像过程有一定帮助。1)水晶花园表面；2)防反射涂层阻挡从水晶公园表面反射的光线。3)还可以降低驻波效应，提高图形对比度。存在的问题会增加附加涂层工艺和烘焙工艺，胶片厚度和显影过程难以控制，曝光时间也会相应增加3050。第10章基本光刻工艺-从曝光到最终检验6，平整随着光刻数量的增加，晶圆表面变得凹凸不平，如图所示。展平技术包括：1)层压板光致抗蚀剂工艺；2)工艺层平整；3)回流技术；4)化学机械研磨。第10章基本光刻工艺-曝光到最终检验7，双层光刻胶，第10章基本光刻工艺-曝光到最终检验8，第10章基本光刻工艺-曝光到最终检验9，随着铜工艺部件密度的增加，金属层之间的导电介质连接增加，导电

4、介质称为连接柱或连接插头。钨是一种很好的金属材料，但对蚀刻工艺进行了比较探讨。目前，铜作为金属导体逐渐取代铝，但铜工艺中引入了很多新问题，将使用铜同时制造连接柱的工艺称为铜工艺，作为嵌入式工艺，首先使用传统光刻工艺雕刻通道，然后用所需金属复盖通道、金属沉积和溢出复盖晶圆表面的过程。然后使用化学机械研磨(CMP)去除流出的金属，只留下通道中的金属线(见下图)。第10章基本光刻工艺-曝光到最终检验10，详细内容将在以后讨论。第10章基本光刻工艺-从暴露到最终检验11，化学机械研磨(抛光)不仅在晶体公园准备过程中使用，而且在芯片制造过程中也用作晶体公园表面的平整。因为多次光刻后，晶圆表面出现了不均匀

5、的表面阶梯，阶梯上金属罩不好，后续工序产生了不便，需要表面平整处理。在工序中使用化学机械抛光的优点是：1)得到晶圆表面的整体平整。2)研磨去除所以表面物质；3)应用于材料表面；4)使高质量的铜工艺和铜金属层成为可能。5)成本低。第10章基本光刻工艺-曝光到最终检验12，化学机械研磨设备，第10章基本光刻工艺-曝光到最终检验13，测量化学机械研磨的几个主要指标1)表面机械条件2)表面化学特性3)表面清洁度4)生产率，第10章基本光刻工艺-曝光这两个因素又不可避免，因此各结构的排列变得非常重要。一种解决方案是自对齐结构。例如，MOS设备上的浇口。使用自对齐结构，可以有效地减小灌嘴和来源渗漏区域之间的复叠大小。蚀刻源泄漏区域是源泄漏区域离子注入时浇口用作掩膜层(注入屏障)的简