1.目的
SiC基1700V电压等级SBD器件开发研究。
2.适用范围
本SiC SBD器件用光刻版为电力电子事业部SiC项目组1700V SBD器件设计研发实验版图。适用于1700V SBD器件开发研究。适用于SUSS MA6型光刻机。
3.版图设计
3.1版图整体布局说明及光刻版的总体介绍
1700V SBD器件版图使用L-edit绘图工具绘制。共由七层版图组成，包括：标记层（mark）、离子注入层（pbase）、终端刻蚀层（mesa）、肖特基金属层（schottky）、钝化介质层（passivation），、金属加厚层（metal），和PI保护层（PI）。在5inch光刻版中共排布11×10个单胞。单胞中包含2个25安培电流等级SBD器件主芯片，4个5安培电流等级SBD器件副芯片，5个有源区测试结构和17个结终端测试结构，以及标记、测试与工艺监控图形等。
光刻版掩膜名称为17SBD-13A。17SBD表示1700V等级的SBD器件，13A表示2013年第一版。光刻版基板材料石英，材料规格5009，光刻机型SUSS MA6，掩膜方向，无保护膜。数据比例1:1，掩膜类别1:1，阵列步距X:9200，Y:10150，阵列数X:11，Y:10。套版顺序11←21←31←2←1←4←51（版图各层GDS码）。
3.1单胞布局
单胞尺寸：9200×10150μm2。
单胞顶部的2个器件是1700V、25安培SBD器件主芯片，中部的4个器件是1700V、5安培SBD器件副芯片，5个有源区测试结构和17个结终端测试结构在单胞的下部，单胞的右下角为标记、测试与工艺监控图形等。图1为单胞布局图，图中尺寸单位为mm。单胞外围的划片道线宽0.1mm，内部划片道线宽0.2 mm。
图1 单胞布局图
3.225安培SBD器件主芯片设计
2个25安培SBD器件主芯片，芯片总面积4.4mm×4.4mm，有源区面积3.95mm×3.95mm，终端区总宽度225μm。芯片有源区与终端区设计结构如图2，25安培SBD器件设计图（一）所示。芯片各层版图尺寸如图3，25安培SBD器件设计图（二）所示。
图2 25安培SBD器件设计图（一）
图3 25安培SBD器件设计图（二）
3.35安培SBD器件副芯片设计
4个5安培SBD器件副芯片，芯片总面积2.1mm×2.1mm，有源区面积1.65mm×1.65mm，终端区总宽度225μm。芯片有源区与终端区设计结构如图4， 5安培SBD器件设计图（一）所示。芯片各层版图尺寸如图5，5安培SBD器件设计图（二）所示。
图4 5安培SBD器件设计图（一）
图5 5安培SBD器件设计图（二）
3.4有源区与终端测试结构设计
5个有源区测试结构和17个结终端测试结构，芯片总面积0.95mm×0.95mm，有源区面积0.5mm×0.5mm，终端区总宽度225μm。芯片有源区与终端区设计结构如图6，有源区与终端测试结构设计所示。
图6 有源区与终端测试结构设计
3.5测试与监控图形
3.6.1 金半接触测试结构
图7是金属-半导体接触测试结构。此测试结构用来测试碳化硅外延片P型区与金属是否形成欧姆接触，碳化硅外延片N型区与金属是否形成肖特基接触。欧姆接触测试结构尺寸0.95mm×0.540mm。肖特基测试结构尺寸直径0.1mm.
图7 金半接触测试结构：左（欧姆接触测试结构），右（肖特基测试结构）
3.6.2 离子注入测试结构
图8是离子注入测试结构。尺寸面积1.87mm×0.46mm。此测试结构用来监控C保护膜保护效果和终端刻蚀。每个离子注入区长度460μm，宽度15μm，间隔20μm。
图8 离子注入测试结构
3.6.3 工艺监控图形
图9是本光刻版的工艺监控图形，用来监控光刻工艺。图中尺寸单位：μm。
图9 监控图形：左（PI保护光刻版监控图形），右（PI保护光刻版以外的监控图形）
3.6对准标记
此光刻版共设计了两组对准标记，行成互补形式，如图10所示。阿拉伯数字1~7表示光刻版的套版次序。数字1代表标记版，是版图的基准掩膜版。第一套对准标记（上部）每层版相对于基准掩膜版内缩3μm。第二套对准标记（下部）每层版相对于基准掩膜版外扩3μm。
图10 对准标记
4.光刻版信息及单原胞版图
4.1光刻版编码标准
表1是SiC器件编码标准，此标准是根据电力电子事业部光刻版型号编码方法结合SiC器件自身特点修订而成。
表1 SiC器件编码标准
4.21700V SBD器件光刻版制版信息。
表2是1700V碳化硅SBD器件制版信息。表中设计CD是指客户设计数据中需要测量的最小宽度（线条或间隔）。数据区黑白是指该层掩模GDS数据填充区透光（白，Clear）/不透光（黑，Dark）。测试图形公差：对于目标尺寸所能容忍的最大误差（±）；目标尺寸：CD测试条设计数据按客户要求涨缩后的宽度；大小：该层掩模所允许的最大缺
陷尺寸；密度：该层掩模所允许的最大缺陷密度，单位（个/inch2）；套准精度：该层掩模与上一个工艺层套刻所允许的最大偏差。
4.3单原胞版图
图11至图18是1700V碳化硅SBD器件、5个有源区测试结构、17个结终端测试结构，以及标记、测试与工艺监控图形各层版图。
图11 单个原胞整体版图Cell0
图12 标记版（mark），打印版号M5DSCR101A
图13 离子注入版（pbase），打印版号M5DSCR201A
图14 终端刻蚀（mesa），打印版号为M5DSCR301A
图15 肖特基金属（schottky），打印版号M5DSCR401A
图16 钝化介质（passivation），打印版号M5DSCR501A
图17 金属加厚（metal），打印版号M5DSCR601A
图18 PI保护层（PI），打印版号M5DSCR701A
光刻工艺流程图 一前处理（OAP） 通常在150~200℃对基片进行烘考以去除表面水份，以增强光刻胶与硅片的粘附性。（亲水表面与光刻胶的粘附性差，SI的亲水性最小，其次SIO2，最后PSI玻璃和BSI玻璃） OAP的主要成分为六甲基二硅烷，在提升光刻胶的粘附性工艺中，它起到的作用不是增粘剂，而是改变SiO2的界面结构，变亲水表面为疏水表面。OAP通常采用蒸汽涂布的方式，简单评
价粘附性的好坏，可在前处理过的硅片上滴一滴水，通过测量水与硅片的接触角，角度越大， SI 二、匀胶 光刻胶通常采用旋涂方式，在硅片上得到一层厚度均匀的胶层。影响胶厚的最主要因素：光刻胶的粘度及旋转速度。次要因素：排风；回吸；胶泵压力；胶盘；温度。 胶厚的简单算法：光刻胶理论的最小胶厚的平方乘以理论的转速=目标光刻胶的胶厚的平方乘以目标转速 例如：光刻胶理论厚度1微米需要转速3000转/分，那需要光刻胶厚度1.15微米时转速应为 12 *3000/1.152 三、前烘 前烘的目的是为了驱除胶膜中残余的溶剂，消除胶膜的机械应力。前烘的作用： 1）增强胶层的沾附能力；2）在接触式曝光中可以提高胶层与掩模板接触时的耐磨性能；3）可以提高和稳定胶层的感光灵敏度。前烘是热处理过程，前烘通常的温度和时间： 烘箱90~115℃ 30分钟 热板90~120℃ 60~90秒 四、光刻 光刻胶经过前烘后，原来液态光刻胶在硅片表面上固化。光刻的目的就是将掩膜版上的图形转移到硅片上。曝光的设备分类接触式、接近式、投影式、步进式/扫描式、电子束曝光、软X射线曝光。 五、显影 经过显影，正胶的曝光区域和负胶的非曝光区域被溶解，正胶的非曝光区域和负胶的曝光区域被保留下来，从而完成图形的转移工作。正胶曝光区域经过曝光后，生成羧酸与碱性的显影液中和反应从而被溶解。负胶的曝光区域经过曝光后产生胶联现象，不被显影液溶解。而未曝光的区域则被显影液溶解掉。定影液的作用是漂洗显影过程中产生的碎片，挤出残余的显影液，另外还可以起到收缩图形，提高图形的质量。
光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。主要作用是将掩膜板上的图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。光刻的成本约为整个硅片制造工艺的1/3，耗费时间约占整个硅片工艺的40～60%。 光刻机是生产线上最贵的机台，5～15百万美元/台。主要是贵在成像系统（由15～20个直径为200～300mm的透镜组成）和定位系统（定位精度小于10nm）。其折旧速度非常快，大约3～9万人民币/天，所以也称之为印钞机。光刻部分的主要机台包括两部分：轨道机（Tracker），用于涂胶显影；扫描曝光机（Scanning)光刻工艺的要求：光刻工具具有高的分辨率；光刻胶具有高的光学敏感性；准确地对准；大尺寸硅片的制造；低的缺陷密度。 光刻工艺过程 一般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。 1、硅片清洗烘干（Cleaning and Pre-Baking） 方法：湿法清洗＋去离子水冲洗＋脱水烘焙（热板150～2500C,1～2分钟，氮 气保护） 目的：a、除去表面的污染物（颗粒、有机物、工艺残余、可动离子）；b、除去水蒸气，是基底表面由亲水性变为憎水性，增强表面的黏附性（对光刻胶或者是 HMDS-〉六甲基二硅胺烷）。 2、涂底（Priming) 方法：a、气相成底膜的热板涂底。HMDS蒸汽淀积，200～2500C,30秒钟；优点：涂底均匀、避免颗粒污染；b、旋转涂底。缺点：颗粒污染、涂底不均匀、HMDS 用量大。
目的：使表面具有疏水性，增强基底表面与光刻胶的黏附性。 3、旋转涂胶（Spin-on PR Coating） 方法：a、静态涂胶（Static）。硅片静止时，滴胶、加速旋转、甩胶、挥发溶剂（原光刻胶的溶剂约占65～85%,旋涂后约占10～20%）； b、动态（Dynamic）。低速旋转（500rpm_rotation per minute）、滴胶、加速 旋转（3000rpm）、甩胶、挥发溶剂。 决定光刻胶涂胶厚度的关键参数：光刻胶的黏度（Viscosity），黏度越低，光刻胶的厚度越薄；旋转速度，速度越快，厚度越薄； 影响光刻胶厚度均运性的参数：旋转加速度，加速越快越均匀；与旋转加速的时 间点有关。 一般旋涂光刻胶的厚度与曝光的光源波长有关（因为不同级别的曝光波长对应不 同的光刻胶种类和分辨率）： I-line最厚，约0.7～3μm；KrF的厚度约0.4～0.9μm；ArF的厚度约0.2～ 0.5μm。 4、软烘（Soft Baking） 方法：真空热板，85～120℃,30～60秒； 目的：除去溶剂（4～7%）；增强黏附性；释放光刻胶膜内的应力；防止光刻胶 玷污设备； 边缘光刻胶的去除（EBR，Edge Bead Removal）。光刻胶涂覆后，在硅片边缘的正反两面都会有光刻胶的堆积。边缘的光刻胶一般涂布不均匀，不能得到很好的图形，而且容易发生剥离（Peeling）而影响其它部分的图形。所以需要去除。
实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的 了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 二、实验原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为： ΔR/R=Kε 式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反应了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。 三、实验器材 应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。 四、实验步骤 实验中用到的应变传感器实验模板连接图如图 1 应变式传感器单臂电桥实验连接图图1所示。 图 1 应变式传感器单臂电桥实验连接图 安装传感器，将IC1和IC2的同相端接地后，调节Rw4使得数显表显示为0后（即将差动放大器调0），再将电路的电桥部分按图中所示接入电路后，调节Rw1，使数显表为0。
然后在电子称上放置砝码读取数显表的数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值。 五、 实验结果与分析 实验结果如表格 1所示。 表格 1 单臂电桥性能实验数据记录表 由以上实验结果知： 平均电压变化量： ?u=[(28.5-4.6)/5+(33.3-8.8)/5+(37.7-14.2)/5+(42.5-18.8)/5+(47.3-23.6)/5]/5≈4.77mv 平均重量变化量：?W=20g 系统灵敏度：S1=?u/?W=0.2386mv/g 线性误差： 1/100%f F s m y ?δ=??=≈0.67%- 六、 思考题 单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片的选用时正、负应变片均可使用，换成负应变片时，所得的电压值为负值，需做一定的变换后方能比较直观。 七、 总结与感想 本次实验让我了解了应变片的以及单臂电桥的工作原理，并对单臂电桥的性能有了一个定量的了解，这对后续学习将会有较大帮助。 实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验 一、 实验目的 比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。
光刻工艺基础知识PHOTO 光刻工艺基础知识PHOTO (注：引用资料) 光刻工艺基础知识 PHOTO PHOTO 流程? 答：上光阻→曝光→显影→显影后检查→CD量测→Overlay量测 何为光阻？其功能为何？其分为哪两种？ 搭：Photoresist(光阻).是一种感光的物质，其作用是将Pattern从光罩(Reticle)上传递到Wafer上的一种介质。其分为正光阻和负光阻。 何为正光阻? 答：正光阻，是光阻的一种，这种光阻的特性是将其曝光之后，感光部分的性质会改变，并在之后的显影过程中被曝光的部分被去除。 何为负光阻? 页脚内容1
答：负光阻也是光阻的一种类型，将其曝光之后，感光部分的性质被改变，但是这种光阻的特性与正光阻的特性刚好相反，其感光部分在将来的显影过程中会被留下，而没有被感光的部分则被显影过程去除。 何谓Photo? 答：Photo=Photolithgraphy,光刻，将图形从光罩上成象到光阻上的过程。 Photo主要流程为何? 答：Photo的流程分为前处理，上光阻，Soft Bake, 曝光，PEB，显影，Hard Bake等。 何谓PHOTO区之前处理? 答：在Wafer上涂布光阻之前，需要先对Wafer表面进行一系列的处理工作，以使光阻能在后面的涂布过程中能够被更可靠的涂布。前处理主要包括Bake，HDMS等过程。其中通过Bake将Wafer表面吸收的水分去除，然后进行HDMS(六甲基乙硅氮烷，以增加光阻与晶体表面附着的能力)工作，以使Wafer 表面更容易与光阻结合。 何谓上光阻? 答：上光阻是为了在Wafer表面得到厚度均匀的光阻薄膜。光阻通过喷嘴（Nozzle）被喷涂在高速旋转的Wafer表面，并在离心力的作用下被均匀的涂布在Wafer的表面。 页脚内容2
光刻工艺流程 Lithography Process 摘要：光刻技术（lithography technology)是指集成电路制造中利用光学—化学反应原理和化学，物理刻蚀法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。光刻是集成电路工艺中的关键性技术，其构想源自于印刷技术中的照相制版技术。光刻技术的发展使得图形线宽不断缩小，集成度不断提高，从而使得器件不断缩小，性能也不断提利用高。还有大面积的均匀曝光，提高了产量，质量，降低了成本。我们所知的光刻工艺的流程为：涂胶→前烘→曝光→显影→坚膜→刻蚀→去胶。 Abstract:Lithography technology is the manufacture of integrated circuits using optical - chemical reaction principle and chemical, physical etching method, the circuit pattern is transferred to the single crystal surface or the dielectric layer to form an effective graphics window or function graphics technology.Lithography is the key technology in integrated circuit technology, the idea originated in printing technology in the photo lithographic process. Development of lithography technology makes graphics width shrinking, integration continues to improve, so that the devices continue to shrink, the performance is also rising.There are even a large area of exposure, improve the yield, quality and reduce costs. We know lithography process flow is: Photoresist Coating → Soft bake → exposure → development →hard bake → etching → Strip Photoresist. 关键词：光刻，涂胶，前烘，曝光，显影，坚膜，刻蚀，去胶。 Key Words:lithography,Photoresist Coating,Soft bake,exposure,development,hard bake ,etching, Strip Photoresist. 引言： 光刻有三要素：光刻机；光刻版（掩模版）；光刻胶。光刻机是IC晶圆中最昂贵的设备，也决定了集成电路最小的特征尺寸。光刻机的种类有接触式光刻机、接近式光刻机、投影式光刻机和步进式光刻机。接触式光刻机设备简单，70年代中期前使用，分辨率只有微
《检测技术实验》 实验报告 实验名称：第一次实验（一、三、五） 院（系）：自动化专业：自动化 姓名：XXXXXX学号： XXXXXXXX 实验室：实验组别： 同组人员：实验时间：年月日评定成绩：审阅教师：
实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验 一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电源、万 用表、导线等。 三、实验原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应 变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR/R=Kε，式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，上面的应变片随弹性体形变被拉伸，对应为模块面板上的R1、R3，下面的应变片随弹性体形变被压缩，对应为模块面板上的R2、R4。 图2-1 应变式传感器安装示意图 图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图图2-3 单臂电桥工作原理
通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压 E为电桥电源电压，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为 四、实验内容与步骤 1、图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R 2、R 3、 R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。 2、从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入 端Ui短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw4，使电压表显示为0V。Rw4的位置确定后不能改动。关闭主控台电源。 3、将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单 臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1,使电压表显示为零。 4、在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电 压表显示2mV，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下实验结果，填入下表1-1，关闭电源。 五、实验数据处理： 利用matlab拟合出的曲线如下：
显示器件设计制作实验报告
一、实验目的 通过实验，了解SED的制作原理和大致工艺流程，掌握加工工艺中的一部分简单操作，加深对显示器制作工艺的认识。 二、实验原理 SED基本原理是由电子撞击荧光材料发光。SED将涂有荧光材料的玻璃板与铺有大量微型电子发射器的玻璃底板平行摆放，而其中的微型电子发射器就是像素。SED显示技术不需要电子束扫描，它和PDP、LCD一样，都是“寻址显示器”。SED电子发射源的两级分别连接在驱动电路的扫描极和信号极，当扫描极和信号极同时接通时，发射源发射电子，阳极加速电子，轰击荧光屏完成显示任务。SED的优点如下： 1）由电子撞击荧光粉发光，属于自发光器件，不存在液晶显示的可视角不够和响应时间过长的问题。 2）发光完全可控，不存在液晶显示的背光泄漏或等离子显示的预放电问题，黑色表现力大大提高。 3）发光效率可达5lm/W，使其耗电量只有同规格的等离子和液晶显示器的一半。 4）由于采用与普通电视显像管同样的高压荧光粉，可以达到优于PDP和LCD的色彩饱和度及锐利的图像。 5）器件基本上是平面结构，可以完全采用印刷工艺生产，使生产成本可以做到大大低于PDP 和LCD。 三、SED制作流程 1、玻璃清洗与退火处理 1）检查玻璃是否平整光滑，选择合适的玻璃，并在板上的一面右下角刻上自己的学号。2）将用于制作阴极板的玻璃基片在洗涤液（洗衣粉浸泡液即可）浸泡大约20分钟。 3）戴橡胶手套用海绵仔细清洗，直至洗去玻璃基片表面所有污渍。 4）用清水将玻璃基片上的清洗液冲干净，再用去离子水冲洗玻璃基片，直至玻璃表面水完全铺开。 5）检查玻璃基片表面是否有残留污渍，若无则进入下一步，否则返回上一步。 6）用高压气枪吹去玻璃基片表面的水。 7）将干净的玻璃基片放入烘箱，在100摄氏度下烘30分钟后取出放入洁净有盖搪瓷方盘中备用。 8）退火工艺是将洗好的玻璃板放入烧成炉中进行，退火温度为600摄氏度，时间为十分钟。问题发现及思考分析： 检验玻璃是否平整的简便方法：在玻璃板上滴一滴水，观察其形状，若成圆形，证明其平整度好，反之则不然。 清洗玻璃的目的：除去玻璃基片表面的各种污渍，为之后的制作流程打下良好基础。若玻璃基片未洁净，在其上镀金属膜会出现针孔和脱落等现象。 检查玻璃是否洁净：将玻璃片倾斜，水流在玻璃表面完全铺开流下而未遇阻碍，则为佳。 退火的作用：消除玻璃基片的内应力或控制结晶的过程，将基片加热到适当的温度并保持一定时间，而后慢慢冷却的操作。保证了玻璃基片在镀膜过程中不会变形或裂纹，使玻璃片不易碎。 用高压气枪吹除玻璃表层的去离子水时，要沿相同方向，防止出现水渍残留。 2、器件电极制作（镀膜）
综合实验报告 题目：重氮萘醌磺酸酯-酚醛树脂正性光致抗蚀剂的制备与性质 院系：化学学院 年级：2011级 指导老师：王力元 姓名：姚宁 学号：201111014918
摘要：本文关于制备一种正性光致抗蚀剂——重氮萘醌磺酸酯-酚醛树脂及其成像性质的研究。重氮萘醌磺酸酯采用2,4,4’-三羟基二苯甲酮作为接枝化母体，与2,1,4-重氮萘醌磺酰氯进行酯化得到，产量 1.43g，产率82.6% ；并用红外光谱和熔点仪对产物进行了表征。重氮萘醌磺酯感光剂与酚醛树脂和乙二醇配胶并均匀铺在铝板上，在紫外下曝光，稀碱水洗涤显影。成像试验得到的结果是：最佳曝光时间为90S，分辨率为12um。 关键词：重氮萘醌磺酸酯重氮萘醌磺酸酯-酚醛树脂光化学腐蚀法感光化合物负性光致抗蚀剂正性光致抗蚀剂 正文： 实验目的： 1. 初步了解光致抗蚀剂的概念 2. 了解酚醛树脂-重氮萘醌磺酸酯正性抗蚀剂的成像原理 3. 学习重氮萘醌磺酸酯的制备方法 4. 学习匀胶机、烘胶台、碘镓灯的使用方法 5. 学习抗蚀剂曝光、显影等评价方法。 实验原理： 在半导体器件和集成电路制造中，要在硅片等材料上获得一定几何图形的抗蚀保护层，是运用感光性树脂材料在控制光照（主要是UV光）下，短时间内发生化学反应，使得这类材料的溶解性、熔融性和附着力在曝光后发生明显的变化；再经各种不同的方法显影后获得的。这种方法称为“光化学腐蚀法”，也称为“光刻法”。这种作为抗蚀涂层用的感光性树脂组成物称为“光致抗蚀剂”（又称光刻胶）。 按成像机理不同，光致抗蚀剂可分为负性光致抗蚀剂和正性光致抗蚀剂：（1）负性光致抗蚀剂：在紫外光照射下，光刻胶中光照部分发生交联反应，溶解度变小，用适当溶剂即可把未曝光的部分显影除去,在被加工表面形成与曝光掩膜相反的图像，因此称为负性光致抗蚀剂。（2）正性光致抗蚀剂：在紫外光照射下，光刻胶的光照部分发生分解，溶解度增大，用适当溶剂可以把光照部分显影除去，即形成与掩膜一致的图像，因此称为正性光致抗蚀剂。如图1所示。
第九章基本光刻工艺流程-曝光到最终检验概述 在本章，将解释从光刻胶的显影到最终检验所使用的基本方法。本章末尾将涉及膜版工艺的使用和定位错误的讨论。 目的 完成本章后您将能够： 1.划出晶圆在显影之前及之后的剖面图。 2.列出显影的方法。 3.解释硬烘焙的方法和作用。 4.列出晶圆在显影检验时被拒绝的至少五个原因。 5.划出显影-检验-重做工作过程的示意图。 6.解释湿法刻蚀和干法刻蚀的方法和优缺点。 7.列出从氧化膜和金属膜上去除光刻胶的机器 8.解释最终检验的方法和作用。 显影 晶圆完成定位和曝光后，器件或电路的图案被以曝光和未曝光区域的形式记录在光刻胶上（图9.1）。通过对未聚合光刻胶的化学分解来使图案显影。显影技术被设计成使之把完全一样的膜版上图案复制到光刻胶上。不良的显影工艺造成的问题是不完全显影，它会导致开孔的不正确尺寸，或使开孔的侧面内凹。在某些情况下，显影不够深而在开孔内留下一层光刻胶。第三个问题是过显影它会过多地从图形边缘或表面上去除光刻胶。要在保证开孔的直径一致和由于清洗深孔时液体不易进入而造成的清洗困难的情况下保持具有良好形状的开孔是一个特殊的挑战。 负和正的光刻胶有不同的显影性质并要求不同的化学品和工艺。 负光刻胶显影 在光刻胶上成功地使图案显影要依靠光刻胶的曝光机理。负光刻胶暴露在光时会有一个聚合的过程它会导致光刻胶聚合在显影液中分解。在两个区域间有足够高的分解率以使聚合的区域只失去很小部分光刻胶。对于大多数的负光刻胶显影二甲苯是受欢迎的化学品。它也在作负光刻胶中作溶液使用。显影完成前还要进行冲洗。对于负光刻胶，通常使用n-丁基醋酸盐作为冲洗化学品，因为它既不会使光刻胶
光刻工艺认识实验报告 一、光刻工艺操作 1.硅片清洗和表面处理 这个步骤由助教老师完成。所用硅片尺寸：2英寸，厚度为400μm，单面抛光。掺杂类型：p型。 2.涂胶 匀胶机第一、二级转速和各转速的运转时间由助教提前设置好。分别为：第一级转速500n/min，时间为3秒；第二级转速为4000n/min，时间为60秒。 把处理好的硅片放在承片台正中，按下吸片按钮，硅片被吸住。检查确定被吸住后，开始滴加光刻胶，确保光刻胶覆盖整个硅片表面后停止。之后，按下开始按钮，开始匀胶。 等匀胶结束后，按下吸片按钮。取出硅片，检查匀胶效果。 光刻胶：KMP C5315（北京科华微电子材料有限公司）；匀胶机：SC-1B匀胶机，（北京金盛微纳科技有限公司）。 3.前烘 检查确定匀胶效果符合要求后，将硅片放在热板上烘干2分钟，温度为100℃。烘干结束后，取下硅片。 4.曝光 将硅片放在曝光机内，设置好曝光时间9秒，开始曝光。曝光结束后，取下硅片。
5.显影 曝光结束后，将硅片浸没在显影剂中，左右晃动，时间为8秒。8秒后，取出硅片放入去离子水中清洗。之后，用氮气吹干表面残留的水。 6.镜检 将显影结束后的硅片放在显微镜下，调节显微镜，知道看到清晰的光刻图案。检查光刻质量。 二、光刻工艺中所用到的试剂及其作用 1.光刻胶 光刻胶：KMP C5315（北京科华微电子材料有限公司） 又称光致抗蚀剂，由感光树脂、增感剂（见光谱增感染料）和溶剂三种主要成分组成的对光敏感的混合液体。感光树脂经光照后，在曝光区能很快地发生光固化反应，使得这种材料的物理性能，特别是溶解性、亲合性等发生明显变化。经适当的溶剂处理，溶去可溶性部分，得到所需图像。作用主要有两个：一是将掩膜板上的图形转移到硅片表面的氧化层中；二是在后续工序中，保护下面的材料。 2.显影液 正胶显影液（北京科华微电子材料有限公司），作用是使经曝光后产生的潜影显现成可见影像。 三、光刻工艺中的安全问题 1.匀胶过程 光刻胶有刺激性气味，对皮肤也有腐蚀，操作必须在通风橱中进
四、实验步骤： 1、差动放大器调零。连接主机与模块电路电源连接线，差动放大器增益置于最大位置（顺时针方向旋到底），差动放大器“+”“-”输入端对地用实验线短路。输出端接电压表2V 档。开启主机电源，用调零电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线，调零后模块上的“增益、调零”电位器均不应再变动。 金属箔式应变片——电桥性能实验 一、 实验目的 1、了解金属箔式应变片的应变效应，电桥工作原理、基本结构及应用。 2、比较单臂、半桥、全桥输出的灵敏度和非线性度，得出相应结论。 3、了解温度对应变测试系统的影响以及补偿方法。 4、掌握应变片在工程测试中的典型应用。 二、 基本原理 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。描述电阻应变效应的关系式为： ?R/R = K ε式中：?R/R 为电阻丝电阻相对变化,k 为变灵敏系数，ε =?L/L 为电阻丝长度相对变化。同时，由于应变片敏感栅丝的温度系响，以及应变栅线膨胀 系数与被测试件的线膨胀系数不一致，产生附加应变，因此当温度变化时，在被测体受力状态不变时，由于温度影响，输出会有变化。金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 U 01 =EK ε /4 。当应变片阻值 和应变量相同时，半桥输出电压 U 02 =EK ε/2。桥输出电压 U 03 = EK ε，输出灵敏度比半桥又 提高了一倍，非线性度和温度误差均得到改善。 三、 需用器件与单元 应变式传感器实验模板、应变式传感器、数显表、±15V 电源、 ±4V 电源、万用表。
集成电路制造工艺 光刻工艺流程 作者：张少军 陕西国防工业职业技术学院电子信息学院电子****班 24 号 710300 摘要：摘要：光刻(photoetching)是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去 的工艺，在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。被除去的部分可能形状是薄膜内的孔或是残留的岛状部分。 关键词：光刻胶；曝光；烘焙；显影；前景 Abstract: photoetching lithography (is) through a series of steps will produce wafer surface film of certain parts of the process, remove after this, wafer surface will stay with the film structure. The part can be eliminated within the aperture shape is thin film or residual island. Keywords: the photoresist, Exposure; Bake; Enhancement; prospects 基本光刻工艺流程— 1 基本光刻工艺流程—从表面准备到曝光 1.1 光刻十步法 表面准备—涂光刻胶—软烘焙—对准和曝光—显影—硬烘焙—显影目测—刻蚀—光刻胶去除—最终目检。 1.2 基本的光刻胶化学物理属性 1.2.1 组成聚合物+溶剂+感光剂+添加剂,普通应用的光刻胶被设计成与紫外线和激光反应，它们称为光学光刻胶（optical resist），还
研究生实验报告(范本) 实验课程：新型传感器技术 实验名称：聚苯胺复合薄膜气体传感器的制备与测试实验地点：光电420 学生姓名：（范本） 学号：（范本） 指导教师：（范本） 实验时间：年月日
一、实验目的 熟悉电阻型气体传感器结构及工作原理，进行基于聚苯胺敏感薄膜的气体传感器的结构设计、材料制作、材料表征、探测单元制作与测试、实验结果分析，通过该实验获得气体传感器从设计到性能测试完整的实验流程，锻炼同学学习能力、动手能力和分析问题能力。 二、实验内容 1、理解电阻式气体传感器工作原理 2、进行传感器结构设计 3、进行敏感材料的合成与测试 4、开展气体传感器制作 5、器件性能测试与分析讨论 三、实验原理 气体传感器是化学传感器的一大门类，是气体检测系统的核心,通常安装在探测头内。从本质上讲，气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。根据气敏特性来分类，主要分为半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光学式气体传感器、石英谐振式气体传感器、表面声波气体传感器等。 气体传感器的检测原理一般是利用吸附气体与高分子半导体之间产生电子授受的关系，通过检测相互作用导致的物性变化从而得知检测气体分子存在的信息，大体上可以分为：(l)气体分子的吸附引起聚合物材料表面电导率变化 (2)p型或n型有机半导体间结特性变化 (3)气体分子反应热引起导电率变化 (4)聚合物表面气体分子吸、脱附引起光学特性变化 (5)伴随气体吸附脱附引起微小量变化 对于电阻型气体传感器，其基本的机理都是气体分子吸附于膜表面并扩散进体内，从而引起膜电导的增加，电导变化量反应了气体的浓度情况。 四、实验器材 电子天平BS2245:北京赛多利斯仪器系统有限公司 KSV5000自组装超薄膜设备:芬兰KSV设备公司 Keithley2700数据采集系统:美国Keithley公司
光刻工艺介绍 一、定义与简介 光刻是所有四个基本工艺中最关键的，也就是被称为大家熟知的photo，lithography，photomasking, masking, 或microlithography。在晶圆的制造过程中，晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成，这些部件是预先做在一块或者数块光罩上，并且结合生成薄膜，通过光刻工艺过程，去除特定部分，最终在晶圆上保留特征图形的部分。 光刻其实就是高科技版本的照相术，只不过是在难以置信的微小尺寸下完成，现在先进的硅12英寸生产线已经做到22nm，我们这条线的目标6英寸砷化镓片上做到0.11um。光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件的关联正确。
二、光刻工艺流程介绍 光刻与照相类似，其工艺流程也类似： 实际上，普通光刻工艺流程包括下面的流程：
1)Substrate Pretreatment 即预处理，目的是改变晶圆表面的性质， 使其能和光刻胶（PR）粘连牢固。主要方法就是涂HMDS，在密闭腔体内晶圆下面加热到120℃，上面用喷入氮气加压的雾状HMDS，使得HMDS和晶圆表面的-OH健发生反应已除去水汽和亲水健结构，反应充分后在23℃冷板上降温。该方法效果远比传统的热板加热除湿好。 2)Spin coat即旋转涂光刻胶，用旋转涂布法能提高光刻胶薄膜的 均匀性与稳定性。光刻胶中主要物质有树脂、溶剂、感光剂和其它添加剂，感光剂在光照下会迅速反应。一般设备的稳定工作最高转速不超过4000rpm，而最好的工作转速在2000～3000rpm。 3)Soft Bake(Pre-bake)即软烘，目的是除去光刻胶中溶剂。一般是 在90℃的热板中完成。 4)Exposure即曝光，这也是光刻工艺中最为重要的一步，就是用 紫外线把光罩上的图形成像到晶圆表面，从而把光罩上面的图形转移到晶圆表面上的光刻胶中。这一步曝光的能量(Dose)和成像焦点偏移(Focus offset)尤为重要. 5)Post Exposure Bake(PEB)即后烘，这是非常重要的一步。在 I-line光刻机中，这一步的目的是消除光阻层侧壁的驻波效应，
光刻实验 一．实验目的 了解光刻在集成电路工艺中的作用，熟悉光刻工艺的步骤和操作。 二．实验原理 光刻是一种复印图象与化学腐蚀相结合的综合性技术，它先采用照像复印的方法，将光刻掩模板上的图形精确地复制在涂有光致抗蚀剂的SiO2层或金属蒸发层上，在适当波长光的照射下，光致抗证剂发生变化，从而提高了强度，不溶于某些有机溶剂中，未受光照射的部分光致抗蚀剂不发生变化，很容易被某些有机溶剂溶解。然后利用光致抗蚀剂的保护作用，对SiO2层或金属蒸发层进行选择性化学腐蚀，从而在SiO2层或金属层上得到与光刻掩模板相对应的图形。 （一）光刻原理图 晶片表面必须有如照相底片般的物质存在，属于可感光的胶质化合物（光刻胶），经与光线作用和化学作用方式处理后，即可将掩膜版上的图形一五一十地转移到晶片上。因此在光刻成像工艺上，掩膜版、光刻胶、光刻胶涂布显影设备及对准曝光光学系统等，皆为必备的条件。 三、实验药品及设备 化学药品：光刻胶（正胶）、显影液：5‰氢氧化钠溶液、甲醇、蒸馏水、丙酮；实验仪器：匀胶台、烘胶台、光刻机、真空泵、气泵 将掩模板覆盖 在光刻胶上在 紫外光下曝光 在SiO 2 衬底上 涂覆光刻胶 显影后经腐蚀 得到光刻窗口
四．实验步骤 1. 清洁硅片：去离子水和有机溶液冲洗，边旋转边冲洗，以去除污染物； 2. 预烘硅片：在烘胶台商烘干硅片，去除硅片上的水蒸气，使光刻胶可以更加牢 固的粘结在硅片表面； 3. 涂胶：开启气泵，吸盘吸住硅片，在硅片上滴加适量的光刻胶；启动转台利用 旋转产生的离心力使光刻胶均匀的涂覆在硅片表面；涂胶时间大约为1分钟左右； 4.前烘：将硅片放在烘胶台上烘干，促使胶膜内溶剂充分的挥发掉，使胶膜干燥，增加胶膜与硅片之间的黏附性； 5.曝光：接触式曝光，在光刻机上依次操作吸版吸片升降-接触密着 曝光；曝光时间结束后取出硅片； 6.显影：将曝光后的硅片在0.5% NaOH碱溶液中进行显影操作，将为感光部分的光刻胶溶除，以获得所需的图形；显影后的硅片应立即用去离子水冲洗，之后将硅片放在匀胶机上旋转甩干上面的水渍； 7.后烘：将甩干后的硅片在烘胶台上烘干再次烘干，使显影后的光刻胶硬化，提高强度； 8.观测：在显微镜下观测拍照。 （二）光刻流程示意图
看懂光刻机:光刻工艺流程详解 半导体芯片生产主要分为IC 设计、IC 制造、IC 封测三大环节。IC 设计主要根据芯片的设计目的进行逻辑设计和规则制定，并根据设计图制作掩模以供后续光刻步骤使用。IC 制造实现芯片电路图从掩模上转移至硅片上，并实现预定的芯片功能，包括光刻、刻蚀、离子注入、薄膜沉积、化学机械研磨等步骤。IC 封测完成对芯片的封装和性能、功能测试，是产品交付前的最后工序。 芯片制造核心工艺主要设备全景图 光刻是半导体芯片生产流程中最复杂、最关键的工艺步骤，耗时长、成本高。半导体芯片生产的难点和关键点在于将电路图从掩模上转移至硅片上，这一过程通过光刻来实现，光刻的工艺水平直接决定芯片的制程水平和性能水平。芯片在生产中需要进行20-30 次的光刻，耗时占到IC 生产环节的50%左右，占芯片生产成本的1/3。 光刻工艺流程详解 光刻的原理是在硅片表面覆盖一层具有高度光敏感性光刻胶，再用光线（一般是紫外光、深紫外光、极紫外光）透过掩模照射在硅片表面，被光线照射到的光刻胶会发生反应。此后用特定溶剂洗去被照射/未被照射的光刻胶，就实现了电路图从掩模到硅片的转移。 光刻完成后对没有光刻胶保护的硅片部分进行刻蚀，最后洗去剩余光刻胶，就实现了半导体器件在硅片表面的构建过程。 光刻分为正性光刻和负性光刻两种基本工艺，区别在于两者使用的光刻胶的类型不同。负性光刻使用的光刻胶在曝光后会因为交联而变得不可溶解，并会硬化，不会被溶剂洗掉，从而该部分硅片不会在后续流程中被腐蚀掉，负性光刻光刻胶上的图形与掩模版上图形相反。 在硅片表面构建半导体器件的过程 正性光刻与负性光刻相反，曝光部分的光刻胶会被破坏从而被溶剂洗掉，该部分的硅片没
集成电路工艺之
光刻
1、基本描述和过程 2、光刻胶 3、光刻机 4、光源 5、光刻工艺 6、新技术简介
光刻
IC 工艺流程
Materials IC Fab Metallization Wafers Thermal Processes Masks Implant PR strip Etch PR strip Packaging CMP Dielectric deposition Test
IC 制造
e-Beam or Photo
EDA
Mask or Reticle
Ion Implant
PR
Etch
Chip
Photolithography
Final Test
Photolithography IC Design
EDA: 自动化电子设计 PR: 光刻胶
光刻基本介绍
? 在硅片表面匀胶，然后将掩模版上的图形转移光刻 胶上的过程 ? 将器件或电路结构临时“复制”到硅片上的过程。 ? 光刻在整个硅片加工成本中几乎占三分之一。 ? 光刻占40%到 50% 的流片时间。 ? 决定最小特征尺寸。 IC制程中最重要的模块,是集成电路中关键的 工艺技术，最早的构想来源于印刷技术中的照相制 版。光刻技术最早于1958年开始应用，并实现了平 面晶体管的制作。
光刻的基本步骤
? ? ? ? ? ? ? ? ? 硅片清洗 前烘和前处理 光刻胶涂布 匀胶后烘 对准和曝光 曝光后烘 显影 显影后烘 图形检查
涂胶
曝光 显影
硅片清洗
Clean Gate Oxide Primer
前烘和前处理
Polysilicon STI P-Well USG STI
Polysilicon USG P-Well
毕业设计（论文）报告题目光刻工艺的研究 系别尚德光伏学院 专业微电子技术（液晶显示技术与应用） 班级0902 学生姓名赵俊 学号090425 指导教师丁兰 2012年4月
光刻工艺的研究 摘要：光刻工艺是半导体制造中最为重要的工艺步骤之一。最重要的光刻工艺是在晶圆便面建立图形复制到硅片上，为下一步进行刻蚀或者离子注入工序做好准备。最后的步骤则是光刻胶的显影到最终检验。本文主要介绍了传统光刻技术和高级光刻工艺。开始介绍了光刻工艺的概述，以及光刻蚀工艺的概况。系统介绍了关于光刻蚀和光刻胶的内容，包括光刻胶的组成及正负胶的比较。然后以传统的十步法分类解析其内容，系统的介绍了这十步流程，然后介绍了光刻质量的分析方法。最后为了展望未来光刻工艺的前景，本文又介绍了高级光刻工艺技术，先是提出集成电路中存在的问题，然后介绍了两种新型的光刻工艺技术，进一步深化我们对于光刻工艺的新技术、新工艺的认识。 关键词：光刻胶、曝光、最终检验、前景
Semiconductor Lithography Technology Abstract：Lithography is one of the most important process in semiconductor manufacturing steps.Photolithography process is the most important established copy the graphic to the silicon wafer surface,ready for etching or ion implantation process to be done https://www.doczj.com/doc/021339500.html,st step is photoresist developer to the ultimate test.This article primarily describes traditional lithography and advanced Photolithography process. Start the overview of lithography,etching and lithography profiles.Corrosion system introduced on the lithography and photoresists,including composition of the photoresist and positive and negative comparison of rubber.And then the traditional ten-step classification analysis of their content,describes the ten steps of system processes and describes quality analysis method of lithography.Finally in order to look to the future prospects of lithography,this article also describes advanced lithography technology,first raised problems in the integrated circuit,and then introduced the two new lithography technology,further deepening our awareness of new technology and new process of Photolithography process. Key Words:Photoresist、Exposure、Final testing、Prospects
PHOTO 流程? 答：上光阻→曝光→顯影→顯影後檢查→CD量測→Overlay量測 何为光阻？其功能为何？其分为哪两种？ 答：Photoresist(光阻).是一种感光的物质，其作用是将Pattern从光罩(Reticle)上传递到Wafer上的一种介质。其分为正光阻和负光阻。 何为正光阻? 答：正光阻，是光阻的一种，这种光阻的特性是将其曝光之后，感光部分的性质会改变，并在之后的显影过程中被曝光的部分被去除。 何为负光阻? 答：负光阻也是光阻的一种类型，将其曝光之后，感光部分的性质被改变，但是这种光阻的特性与正光阻的特性刚好相反，其感光部分在将来的显影过程中会被留下，而没有被感光的部分则被显影过程去除。 什幺是曝光？什幺是显影？ 答：曝光就是通过光照射光阻，使其感光；显影就是将曝光完成后的图形处理，以将图形清晰的显现出来的过程。 何谓Photo? 答：Photo=Photolithgraphy,光刻，将图形从光罩上成象到光阻上的过程。 Photo主要流程为何? 答：Photo的流程分为前处理，上光阻，Soft Bake, 曝光，PEB，显影，Hard Bake 等。 何谓PHOTO区之前处理? 答：在Wafer上涂布光阻之前，需要先对Wafer表面进行一系列的处理工作，以
使光阻能在后面的涂布过程中能够被更可靠的涂布。前处理主要包括Bake，HDMS等过程。其中通过Bake将Wafer表面吸收的水分去除，然后进行HDMS 工作，以使Wafer表面更容易与光阻结合。 何谓上光阻? 答：上光阻是为了在Wafer表面得到厚度均匀的光阻薄膜。光阻通过喷嘴（Nozzle）被喷涂在高速旋转的Wafer表面，并在离心力的作用下被均匀的涂布在Wafer 的表面。 何谓Soft Bake? 答：上完光阻之后，要进行Soft Bake，其主要目的是通过Soft Bake将光阻中的溶剂蒸发，并控制光阻的敏感度和将来的线宽，同时也将光阻中的残余内应力释放。 何谓曝光? 答：曝光是将涂布在Wafer表面的光阻感光的过程，同时将光罩上的图形传递到Wafer上的过程。 何谓PEB(Post Exposure Bake)? 答：PEB是在曝光结束后对光阻进行控制精密的Bake的过程。其目的在于使被曝光的光阻进行充分的化学反应，以使被曝光的图形均匀化。 何谓显影? 答：显影类似于洗照片，是将曝光完成的Wafer进行成象的过程，通过这个过程，成象在光阻上的图形被显现出来。 何谓Hard Bake? 答：Hard Bake是通过烘烤使显影完成后残留在Wafer上的显影液蒸发，并且固