最新半导体光刻工艺技术基础PPT课件.ppt

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1、Contents l半导体技术半导体技术l光刻技术在光刻技术在IC制造中的作用制造中的作用l光刻的工艺流程光刻的工艺流程l光刻胶光刻胶l光刻机光刻机l光源光源l技术改进和新技术技术改进和新技术IC芯片剖面图（多层）芯片剖面图（多层） N-WellP-WellP+P+N+N+IMD 1IMD2 M2M1V1MTPA OX PA SIONVIAAL Pad Local(Nano realm)Intermediate GlobalLitho Key layers:STI、 POLY、C.H.、M1图:一个CMOS器件的剖面示意图。 光刻设备在光刻设备在IC制造中的作用制造中的作用 -IC电路单层制造

2、流程简介电路单层制造流程简介 在在wafer（晶圆）预检侧完毕被送到（晶圆）预检侧完毕被送到FAB的工艺线上后，先后在的工艺线上后，先后在wafer表面表面生长出一层致密的生长出一层致密的SiO2膜和另外一层膜和另外一层Si3N4膜，分别称为膜，分别称为PAD Oxide和和Nitride。NitridePAD OxideSTI: shallow trench isolate浅沟槽隔离工艺光刻设备在光刻设备在IC制造中的作用制造中的作用 -IC电路单层制造流程简介电路单层制造流程简介NitridePRPAD Oxide 然后在两层膜的表面甩上光阻、曝光、 显影，进而在wafer表面形成光阻的电

3、路图形。 光刻设备在光刻设备在IC制造中的作用制造中的作用 -IC电路单层制造流程简介电路单层制造流程简介 NitridePRPAD Oxide随后进入光阻图形转换至晶圆表面阶段：通过各种刻蚀工艺转换图形至晶圆表面。最后，将作为遮挡层的光阻（PR）剥离。到此第一层工艺完成。黃光黃光薄膜薄膜刻刻蚀蚀植入植入光阻去除光阻去除流程流程说说明明图释图释薄膜薄膜(Thin_film)1.化学气相沉积化学气相沉积(CVD)2.金屬金屬溅镀溅镀(PVD)3.扩散扩散(Diffusion)黃光黃光(PHOTO)1.光罩光罩(MASK)2.光阻光阻(Coater)3.曝光曝光(Exposure)4.显影显影(D

4、evelopment)刻蚀刻蚀(ETCH)1.湿蚀湿蚀刻刻(Wet-ETCH)2.干干蚀蚀刻刻(DRY-ETCH)光阻去除光阻去除(PR remove)将将光阻去除光阻去除后后就是我們所需的就是我們所需的图图形形(PATTERN)FILMWaferWaferFILMWafer光阻光阻FILMWafer光阻光阻FILMWafer光罩光罩光刻设备在光刻设备在IC制造中的作用制造中的作用 -IC电路单层制造流程简介电路单层制造流程简介2545次litho65nm,45层光刻决定CD光刻设备在光刻设备在IC制造中的作用制造中的作用l由POLY工艺：-集成电路的最小线宽决定于光刻设备的分辨率。它定义了半

5、导体器件尺寸。-光刻设备是IC制造中的核心设备。Diffusiondepositionimplantetchingplatinglithography三、光刻的工艺流程l光刻工艺光刻工艺l光刻关键参数光刻关键参数光刻工艺光刻工艺Standard Litho Process Wafer Flow ( 1 ) 光刻工艺流程光刻工艺流程Standard Litho Process Wafer Flow ( 2 ) PR Developing 52s Puddle ,45s Rinse Hard Bake 110 C 60 S Cooling 23 CSi BaseIMD FilmSi BaseIMD

6、 FilmSi BaseIMD Film Etching Si BaseIMD+ + + + + + + e-e-e-e-e- Ion PlasmaSi BaseIMD FilmSi BaseIMD Film CD Measurement CDCuCu IMD 1 Si Base IMD2PRPROVL Measurement ADI inspection 光刻工艺流程光刻工艺流程请大家思考两个问题：请大家思考两个问题： 国贸高楼，建筑师建造之的国贸高楼，建筑师建造之的难度难度和和关键点；关键点； 给你的朋友给你的朋友照像照像时，如何才能留下时，如何才能留下那美好的一瞬间，永久回忆？那美好的一

7、瞬间，永久回忆？ 光刻关键参数光刻关键参数Answer： 国贸高楼国贸高楼对准和线宽控制；对准和线宽控制； 照像照像1）光线；）光线；2）好的底片；）好的底片；3）好的相机；）好的相机；4）失真？）失真？5）本人天生面目？）本人天生面目？ 光刻关键参数光刻关键参数For design rule: Resolution Light Source Depth of Focus(DOF) Linearity Line-edge Roughness CD Uniformity Overlay Aspect Ratio Resist film loss CD uniformity Etch Select

8、ivityMicro-lithography Key parameterPRSiON FSG LSPitch = L + SLitho EquipmentSiN Litho Chemistry 光刻关键参数光刻关键参数 CD （Critical Dimension）: Line Width,Space Width or Hole Diameter of specified designed pattern to monitor photo process condition and resolution capability. 光刻关键参数光刻关键参数Overlay 光刻关键参数光刻关键参数T

9、wo Criterions: CD v.s. Overlay 光刻关键参数光刻关键参数四、光刻胶l光刻胶的组分光刻胶的组分l光刻胶的种类光刻胶的种类l光刻胶特性概要光刻胶特性概要光刻胶的组分光刻胶的组分光刻胶的组分光刻胶的组分光刻胶的种类光刻胶的种类光刻胶的种类光刻胶的种类光刻胶的种类光刻胶的种类光刻胶的种类光刻胶的种类光刻胶特性概要五、光刻机l概述概述l接近式光刻机接近式光刻机l接触式光刻机接触式光刻机l步进式光刻机步进式光刻机l扫描式光刻机扫描式光刻机l相关光学专题相关光学专题概述接触式光刻机接近式光刻机步进式光刻机相关光学专题相关光学专题相关光学专题相关光学专题相关光学专题相关光学专题相关光学专题相关光学专题相关光学专题相关光学专题相关光学专题相关光学专题六、光源l光源要求光源要求l光谱及光刻机光源光谱及光刻机光源l下一代光源下一代光源光源要求光谱及光刻机光源光谱及光刻机光源光谱及光刻机光源光谱及光刻机光源下一代光源七、技术改进和新技术l概述概述lOPCl浸没式光刻浸没式光刻lNGL概述OPCOPCOPCOPC浸没式光刻浸没式光刻浸没式光刻浸没式光刻浸没式光刻浸没式光刻浸没式光刻浸没式光刻浸没式光刻下一代光刻技术（NGL）下一代光刻技术（NGL）下一代光刻技术（NGL）下一代光刻技术（NGL）下一代光刻技术（NGL）下一代光刻技术（NGL）Thanks！ 85 结束语结束语