1、芯片圖形的轉(zhuǎn)移和實(shí)現(xiàn)

電路圖形（EDA設(shè)計(jì)）—（投影和離子束曝光）—掩膜版—（光刻）—光刻膠—（刻蝕/注入）—芯片

2、光刻的基本原理

光刻是通過(guò)光化合反應(yīng)，將掩膜版上的電路圖圖形暫時(shí)轉(zhuǎn)移到覆蓋在半導(dǎo)體芯片上的光刻膠，然后利用光刻膠為掩膜， 對(duì)下方材料選擇性加工（刻蝕或注入）， 從而在半導(dǎo)體晶片上獲得相應(yīng)電路圖形。

1、光刻術(shù)語(yǔ)

分辨率：將硅片上兩個(gè)相鄰特征圖形區(qū)別開來(lái)的能力

套準(zhǔn)精度：光刻要求硅片表面存在的圖案與掩膜版上的圖形對(duì)準(zhǔn)，此特性指標(biāo)就是套準(zhǔn)精度

關(guān)鍵尺寸：硅片上形成圖形的實(shí)際尺寸即特征尺寸，最小的特征尺寸即關(guān)鍵尺寸

工藝寬容度：光刻始終如一的處理符合特定要求產(chǎn)品的的能力。追求最大的工藝寬容度

光譜：能量要滿足激活光刻膠并將圖形從掩膜版中轉(zhuǎn)移到硅片上的要求

2、光刻膠的類型—兩種光刻工藝

又名（光致）抗蝕劑，光阻、photoresist。

4.1 正膠

曝光后溶解性的變化：不溶——可溶顯影后光刻膠上的圖形與掩膜版上圖形一致。

優(yōu)缺點(diǎn)：分辨率高，對(duì)比度高，線條邊緣清晰，在深亞微米（1um）工藝中占主導(dǎo)地位。

CD變化：正膠光刻圖形變化差 0um

4.2 負(fù)膠

可溶——不溶，與正膠相反

優(yōu)缺點(diǎn)：和硅片有良好的粘附性和抗蝕性， 針孔少，感光度高但顯影時(shí)會(huì)變形 和膨脹，分辨率2um左右。

CD變化：負(fù)膠光刻圖形變化差 0.8～1.0um。

3、光刻膠的組分和感光原理

5.1 光刻膠的物理特性：分辨率、對(duì)比度、敏感度、粘滯性、粘附性、抗蝕性等。

a.分辨率：形成的關(guān)鍵尺寸越小，光刻膠的分辨率越高；

b.對(duì)比度：光刻膠從曝光區(qū)到非曝光區(qū)過(guò)渡的陡度；

c.敏感度：在硅片表面光刻膠中形成一個(gè)良好圖形所需要的一定波長(zhǎng)光的最小能量值；

d.粘滯性：光刻膠的流動(dòng)特性；

e.粘附性：光刻膠粘附于襯底的強(qiáng)度。

5.2 基本組分：感光劑、增感劑和溶劑。

5.3感光原理

負(fù)膠：

典型：KPR(聚乙烯醇肉桂酸脂)。

聚合硬化：線性——網(wǎng)狀。

正膠：

典型：DNQ(重氮萘醌)。

光分解。

6、光刻的基本流程

①前處理

脫水：片架式堅(jiān)膜烘箱 200 ℃。

OAP（HMDS ）：

兩類：高溫 低溫；

作用：增加黏附力 正膠與負(fù)膠的區(qū)別；

原理: 有機(jī)氯硅烷 六甲基二硅胺烷（HMDS)。

②涂膠

目的：在硅片表面獲得一定厚度且均勻的光刻膠。

方法：旋轉(zhuǎn)涂膠

涂膠參數(shù)

滴膠量：與光刻膠的黏度有關(guān)；

厚度：與轉(zhuǎn)速及膠粘度有關(guān)；

均勻性：高的旋轉(zhuǎn)加速度變化斜率及滴膠位置。

③前烘（軟烘）

目的：通過(guò)加熱去處光刻膠中的溶劑，改進(jìn)其于 硅片表面的粘附性及緩和光刻膠內(nèi)部應(yīng)力。

方法：

④曝光

目的：對(duì)光刻膠進(jìn)行選擇性光化學(xué)反應(yīng)，將掩膜版圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠。

方法：

接觸式(PLA501)

設(shè)備簡(jiǎn)單；70年代中前期；掩膜版和硅片直接接觸， 掩膜版壽命短；圖形缺陷多，顆粒沾污大；分辨率：〉5um；應(yīng)用：分立器件，SSI。

接近式曝光

距硅片表面2~10um；無(wú)直接接觸，無(wú)損傷， 沾污少，更長(zhǎng)的掩膜壽命；分辨率>3um；應(yīng)用：分立器件， SSI,MSI。

（掃描）投影式 (MPA500/600)

利用透鏡把掩膜版上的圖形1：1的投影到硅片上；減少了對(duì)操作者依賴, 沾污少，無(wú)邊緣衍射；分辨率：>1um。

步進(jìn)重復(fù)式(STEPPER)

將掩膜版上的圖形縮小4X,5X,10X倍后投 影到硅片表面的光刻膠上；掩膜圖形更精確和易制作，實(shí)現(xiàn)更小圖形；采用投影式掩膜版（ 1或幾個(gè)芯片圖形）以 步進(jìn)方式多次重復(fù)曝光；分辨率：大約0.35um。

⑤曝光后烘(PEB)

PEB的作用：提高黏附性并減少駐波。

⑥顯影

目的：顯現(xiàn)圖形

方法：浸沒(méi)式、噴淋式、PUDDLE

⑦堅(jiān)膜（后烘、 Hard Bake ）

目的：

1）蒸發(fā)光刻膠中的溶液，固化和穩(wěn)定光刻膠性質(zhì)；

2）提高光刻膠的抗蝕能力和抗注入能力；

3）提高光刻膠與硅片表面的粘附性。

方法：同前烘，通常熱板烘烤，溫度略高于前烘 。 (正膠：120℃；負(fù)膠：160℃）

⑧顯影檢查

檢查的內(nèi)容：對(duì)準(zhǔn)精度、關(guān)鍵尺寸（CD）、圖形缺陷等。

方法：聚光燈檢查、顯微鏡檢查五點(diǎn)檢查

⑨光刻的關(guān)鍵問(wèn)題

衍射：光的波粒二象性；Lmin> λ/2,波長(zhǎng)越短，分辨率越高。

數(shù)值孔徑（NA）：反應(yīng)透鏡收聚衍射光的能力。

焦深（DOF）：成像時(shí)得到最好分辨率的焦距。

硅片表面起伏對(duì)分辨率的限制。

下一代光刻技術(shù)：

極紫外光（EUV ）λ=10~14n；

電子束光刻 λ=0.04nm；

離子束光刻 λ=0.0001nm；

X-射線 λ=4nm。