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半导体工艺之光刻刻蚀专题培训课件

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光刻与刻蚀工艺ppt

光刻与刻蚀工艺ppt
提高分辨率和对比度
采用旋转涂胶方法可以提高生产效率，同时采用快速热处理技术可以加速光刻胶的化学反应，进一步缩短处理时间。
提高生产效率
光刻工艺的优化
03
刻蚀工艺详细介绍
离子刻蚀机
以离子束或离子束辅助化学反应的方式进行刻蚀。具有各向异性刻蚀、高分辨率和低损伤等优点，但刻蚀速率较慢，设备昂贵。
刻蚀机的种类与特点
国外光刻与刻蚀工艺发展现状
光刻工艺技术创新
介绍光刻工艺中具有代表性的技术创新，包括高分辨率光刻技术、浸润式光刻技术、多晶圆对准技术等。
刻蚀工艺技术创新
介绍刻蚀工艺中具有代表性的技术创新，包括离子束刻蚀技术、等离子刻蚀技术、反应离子刻蚀技术等。
光刻与刻蚀工艺的技术创新
光刻与刻蚀工艺的发展趋势
从技术、应用和产业三个维度分析光刻与刻蚀工艺未来的发展趋势，包括技术发展方向、应用领域拓展和产业布局优化等方面。
挑战1
挑战2
挑战3
挑战4
需要严格控制各种参数，如温度、湿度和压力等。
需要不断优化工艺流程，提高生产效率。
对操作人员的技能和经验有较高的要求。
提高工艺精度的对策
采用先进的设备和技术，提高设备的稳定性和精度。
对策1
优化工艺参数，建立完善的数据库，实现参数的快速检索和准确控制。
对策2
采用高精度测量仪器，对产品进行准确的尺寸测量和质量控制。
曝光系统
曝光系统将掩膜上的图形转换为光束，并投射到光刻胶上。通常由光源、光阑、反射镜和投影透镜等组成。
运动系统
运动系统用于在光刻胶上扫描光束，以实现大面积的光刻。
光刻机工作原理
光学接触剂和干法接触剂
正性胶和负性胶
厚胶和薄胶

半导体工艺光刻+蚀刻 ppt课件

半导体工艺光刻+蚀刻 ppt课件
芯片制造技术中的 光刻刻蚀工艺
ppt课件
1
▪ 芯片制造工艺 ▪ 光刻工艺
▪ 刻蚀工艺
ppt课件
2
精品资料
ppt课件
4
光刻+蚀刻
最重要
决定着芯片的最小尺寸 制造时间的40-50% 制造成本的30%
ppt课件
5
玻璃模版 光刻胶膜
硅片
光刻 光化学反应
蚀刻
腐蚀
ppt课件
6
ppt课件
7
光刻原理
模版上的铬岛
紫外光
光刻胶的曝光区
光p刻ho胶tor层esist 氧化ox层ide
sil硅ico衬n 底substrate
使光衰弱的被曝光区
光刻胶上的阴影
岛
光刻胶层
窗口
氧化层 硅衬底
光刻胶显影后的最终图形
ppt课件
8
▪ 使用光敏材料（光刻胶）和可控制的曝 光在光刻胶膜层形成三维图形
▪ 在后续工艺(蚀刻)中,保护下面的材料
ppt课件
9
HMDS
清洗+喷涂粘附剂
光刻工艺步骤
紫外光
光刻胶
模版
旋转涂胶
软烘
对准和曝光
曝光后烘焙
显影
坚膜烘焙
显影检查
ppt课件
10
涂胶
模板 曝光
显影
ppt课件
11
Normal under
Incomplete
over
ppt课件
12
光刻工艺 —— 显影后
ppt课件
13
蚀刻工艺
▪ 光刻胶上的IC设计图形
晶圆表面
▪ 腐蚀作用，从Si片表面去除不需要的材料， 如Si、SiO2，金属、光刻胶等

光刻和刻蚀工艺PPT培训课件

光刻和刻蚀工艺PPT培训课件

图形曝光与刻蚀
刻蚀
由图形曝光所形成的抗蚀剂图案，并不是电路 器件的最终部分，而只是电路图形的印模。为 了产生电路图形，这些抗蚀剂图案必须再次转 移至下层的器件层上。
这种图案转移（pattern transfer）是利用腐 蚀（etching）工艺，选择性地将未被抗蚀剂 掩蔽的区域去除。
光阻上
目的：
确定图案的精确形状和尺寸 完成顺序两次光刻图案的准确套制
曝光后烘焙（PEB）
驻波效应
定义：入射光与反射光间的相长和相消干涉造 成的效应
影响：曝光过程中，在曝光区与非曝光区边界 将会出现驻波效应，影响显影后所形成的图形 尺寸和分辨率
改善措施：曝光后烘焙
4、显影（Development）
低 过高的温度会使光刻胶中的感光剂发生反应，使光刻
胶在曝光时的敏感度变差
3、曝光（Exposure）
紫外光 掩模版
（3）曝光
光刻胶 SiO2
Si
3、曝光（Exposure）
曝光
光通过掩模版照射，使照射到的光刻胶起光化学反应 感光与未感光的光刻胶对碱性溶液的溶解度不同 掩模版上的图案，完整地传递(Transfer)到晶片表面的
光刻工艺过程
涂胶 coating 前烘 prebaking 曝光 exposure 显影 development 坚膜 postbake 刻蚀 etch 去胶 strip 检验 inspection
1、涂胶
SiO2
Si （1）氧化、清洗
光刻胶 SiO2
Si （2）涂胶、前烘
1、涂胶
光刻胶 SiO2
Si （4）显影、坚膜
4、显影（Development）

半导体制程培训-光刻.pptx

半导体制程培训-光刻.pptx
氧化淀积金属化光刻刻蚀离子注入化学机械平坦化硅片测试装配与封装cmos工艺流程中的主要制造步骤氧化场氧siliconsubstratesilicondioxideoxygen光刻胶显影oxide光刻胶涂胶photoresist掩膜版硅片对准与曝光maskuvlight报过光的光刻胶exposedphotoresist氮化硅淀积gsd有源区topnitridesdgsiliconnitridecontactholessdg接触刻蚀离子注入oxdgscanningionbeams金属淀积与刻蚀drainsdgmetalcontacts多晶硅淀积polysiliconsilanegasdopantgas氧化栅氧化硅gateoxideoxygen光刻胶去除oxideionizedoxygengas氧化硅刻蚀photoresistoxideionizedcf4gas多晶硅光刻与刻蚀oxideionizedccl4gas半导体制造工艺流程光刻
后段制程
1：构装（Packaging）、 2：测试制程（Initial Test and Final Test）
2
半导体制造工艺流程
前段制程
1>.衬底选择 N型硅：掺入V族元素--磷P、砷As、锑Sb P型硅：掺入III族元素—镓Ga、硼B
半导体制造工艺流程
2>.硅片定位边或定位槽
在硅锭上做一个定位边来标明晶体结构和硅片的晶向。 主定位边标明了晶体结构的晶向，如图2.12所示还有一个 次定位边标明硅片的晶向和导电类型。
半半导导体体制制造造工工艺艺流流程程
让让我我们们和和迈迈博博瑞瑞一一起起成成长长
作作者者：：RRiicchhaardrd_LiLuiu
半导体制造工艺流程
半导体元件制造过程可分为:

半导体工艺原理刻蚀工艺(课堂PPT)

半导体工艺原理刻蚀工艺(课堂PPT)
需要刻蚀的物质：SiO2 、Si3N4、Polysilicon和铝合金及
Si
要求：图形的保真度高、选择比好、均匀性好、清洁。
.
3
刻蚀工艺流程
刻蚀的基本概念 选择性的去除硅片上薄膜的工艺。 选择性：分为整片全部去除和部分去除； 去除：分为干法刻蚀和湿法刻蚀； 薄膜：介电质层、金属层、多晶层、光刻胶等薄膜。
对二氧化硅有选择性，需要氧化物掩膜。
H3PO4:H2O:HNO3:CH3COOH(16:2:1: 对硅，氧化硅和光刻胶有选择性 1)
HNO3:H2O:HF(CH3COOH)(50:20:1) 腐蚀速率依赖于腐蚀剂的组成
HNO3:H2O:HF(CH3COOH)(50:20:1) 腐蚀速率依赖于腐蚀剂的组成
简要介绍 各向同性或接近各向同性（有严重钻蚀）；对SiO2很少或没有选择性
非常各向异性，对SiO2没有选择性 各向同性或接近各向同性，对SiO2有选择性 非常各向异性，对SiO2选择性很高
接近各向同性（有严重钻蚀）；增大离子能量或降低气压能够改进各向 同性程度；对硅很少或没有选择性
非常各向同性；对硅有选择性 各向同性；对Si3N4有选择性 各向同性，对SiO2有选择性, 但对硅没有选择性 非常各向异性，对硅有选择性，但对SiO2没有选择性 非常各向异性，对硅和SiO2都有选择性， 接近各向同性（有严重钻蚀） 非常各向异性，经常加入BCl3以置换O2 高刻蚀速率，对SiO2没有选择性 对SiO2有选择性
.
34
其刻蚀分为两步，首先是要除去未被光刻胶保护 的硅化金属，可以采用CF4、SF6、Cl2、HCl2等 都可以用来作为硅化金属的RIE的反应气体。
对多晶硅的刻蚀采用氟化物将导致等方向性的刻 蚀，而Polycide 的刻蚀必须采用各向异性，因 此采用氯化物较好，有 Si, HCL2, SiCl4等。

半导体制造工艺中的光刻技术[课件]

半导体制造工艺中的光刻技术[课件]

接触式
光源
光学系统
接近式
投影式
掩膜版 光刻胶
硅片
三种光刻方式
光学各曝光方式及其利弊
接 触
优点：设备简单，分辨率较高
式
缺点：掩模版与晶片易损伤，成品率低
优点：掩模版寿命长，成本低
接近式
缺点：衍射效应严重，影响分辨率 非
接
触 式
全反射
优点：无像差，无驻波效应影响 缺点：数值孔径小，分辨率低
投影式
折射
– Step 3A 曝光后烘焙 : • g line, i line，减小驻波效应。 • DUV, 是光敏产酸物与聚合物链反应完成曝光过程的关键 工艺。
– Step 3B 湿化学显影: 溶解曝光区的光刻胶 – Step 3C DI 水漂洗: 结束显影 – Step 3D 显影检查: 对准校验和各种缺陷.
– 蚀刻: 用湿化学或者等离子来除去底层的没有覆盖光刻胶的薄 膜
– 离子注入 (not shown): 在没有覆盖光刻胶的区域注入掺杂杂质
photoresist
oxide
sisliicliocnonsusbusbtsrtartaete
oxide
基本工艺
• Step 5: 去除光刻胶:
– Step 5A: 去胶
• 返工: 如果确定有缺陷和其他问题 ，晶片并不需要废弃， 可以去除光刻胶,再重做。这个工艺对晶片几乎没有损害.
– Step 3E 后烘（坚膜）: • 目的：去除显影后胶层内残留的溶剂，使胶膜坚固，同时 提高粘附力和抗蚀。 • 烘烤条件100～140℃，10～30min。
基本工艺
• Step 4: 形成永久图案 (Etch or Implant)
• 目前使用的干法去胶和紫外光分解去胶 • 干法去胶与湿法去胶相比有以下优点:操作简单安全;过程中引入污染

光刻与刻蚀工艺流程课件

光刻与刻蚀工艺流程课件

REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
02
刻蚀工艺简介
刻蚀工艺的定义
刻蚀工艺：是指利用物理或化学方法，将材料表面的一部分 去除，以达到形成图案或结构的目的。
在半导体制造中，刻蚀工艺是关键的步骤之一，用于形成电 路、器件和其它微结构。
刻蚀工艺的原理
物理刻蚀
利用物理能量，如高能粒子或等 离子体，轰击材料表面，使其原 子或分子从表面溅射出来。
总结词
胶的均匀涂布是光刻工艺中的重要环节，直接影响到光刻胶的覆盖质量和均匀 性。
详细描述
在涂胶过程中，要确保胶液的均匀分布，避免出现胶层厚薄不均、气泡等问题 。可以采用匀胶机进行涂布，控制好涂布速度和温度，以保证胶的均匀性。
曝光能量控制问题
总结词
曝光能量是光刻工艺中的关键参数， 直接影响到曝光质量和光刻胶的溶解 度。
预烘
预烘
使光刻胶中的溶剂挥发， 增强光刻胶与硅片之间的 黏附力。
预烘温度和时间
根据光刻胶类型和特性而 定。
预烘作用
提高光刻胶的黏附性和稳 定性。
曝光
曝光
通过掩膜版将所需图案投影到光 刻胶上，使光刻胶发生化学反应
。
曝光方式
接触式曝光、接近式曝光、扫描 式曝光等。
曝光剂量
影响光刻胶的溶解性和分辨率。
坚膜温度的控制问题
总结词
坚膜温度是光刻工艺中的重要参数，直接影响到光刻胶的硬度和附着力。
详细描述
要选择合适的坚膜温度，以保证光刻胶的硬度和附着力。坚膜温度过高会导致光刻胶变脆，而坚膜温度过低会导 致光刻胶附着力下降，影响光刻效果。
腐蚀深度的问题
总结词

《刻蚀间工艺培训》PPT课件

《刻蚀间工艺培训》PPT课件
下水刀
Rinse 1
可整理ppt
18
上水刀 碱洗槽采用5%KOH溶液喷淋，上下各
两道水刀冲洗硅片两面后，风刀吹去硅
上水刀 片上面残液。
风刀
Alkaline rinse
可整理ppt
19
碱槽溶液流向图（槽截面）
喷淋头
硅片运行平面
F 槽内液面 过滤器
槽壁
冷却水流动方向 泵
碱液流动方向
可整理ppt
高于溢流口的溶液 从溢流管排掉
在低HF高HNO3浓度区，这个区域里的HNO3过剩，腐 蚀速率取决于SiO2形成后被HF除去的能力，鉴于刚腐 蚀的表面上总是覆盖着相当厚的SiO2层（30---50Å）， 所以这类腐蚀剂是“自钝化”的。该区内，腐蚀速率主 要受络和物扩散而被除去的速率所限制，所以对晶体的 结晶学取向不敏感，是真正的抛光腐蚀。
刻蚀液 完全吸
附
刻蚀槽硅片流入 吸附刻蚀液原理
2051141 橡胶圈
正常
2052934 橡胶圈
较小
可整理ppt
15
此为生产mono125-150硅片时图片 硅片刻蚀 后，边缘 水印为反 应生成的 水
硅片刚进 入刻蚀槽
刻蚀槽前后硅 片状态比较
可整理ppt
16
刻蚀槽影响刻蚀效果的因素
一、抽风:抽风在很大程度上会影响到刻蚀槽液面波动，而刻蚀 槽任何的液面波动，对在液面上运行的硅片都有很大影响；
在低HNO3及高HF浓度区，生成SiO2的能 力弱而去除SiO2的能力强，反应过程受 HNO3氧化反应控制，所以腐蚀曲线平行于 等HNO3浓度线 。
在低HF高HNO3浓度区，生成SiO2的能力 强而去除SiO2的能力弱，反应过程受HF反 应控制，所以腐蚀线平行于HF浓度线。
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什么是 PM2.5？
超净间的组成及注意事项
更衣间
风淋室
工作间1
工作间2
传递仓
超净服的穿戴
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第一步：戴上口罩； 注意事项：
◆穿戴前把头发扎好，衣
√服整理好； ◆戴口罩时可以露出鼻子。
戴口罩时可以 露出鼻子
√
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第二步：戴上工帽； 注意事项：
√ ◆需要把纽扣扣好 ◆不能有头发外露。
头发外露
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第三步：穿戴工衣； 注意事项：
◆工帽需要被工衣完
√ 全覆盖 ◆需要扣好纽扣。
工帽外露，纽扣没有 扣好
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第四步：穿戴工裤、工鞋； 注意事项：
◆选用合适的工鞋，穿工鞋时 不能踩到鞋跟。
√踩 到 鞋 跟
◆工作服穿戴步骤及注意事项
第五步：戴好乳胶手套； 注意事项： ◆乳胶手套分大（L)、中 (M)、小(S)，请选用尺寸 合适的手套
导入—光刻和刻蚀
图形转移(pattern transfer)是微电子工艺的重要基础，其作用是使器件和 电路的设计从图纸或工作站转移到基片上得以实现，我们可以把它看作是一个在 衬底上建立三维图形的过程，包括光刻和刻蚀两个步骤。
光刻 (lithography，又译图形曝光 )：使用带有某一层设计几何图形的掩模 版(mask)，通过光化学反应，经过曝光和显影，使光敏的光刻胶在衬底上形成三 维浮雕图形。将图案转移到覆盖在半导体晶片上的感光薄膜层上(称为光致光刻 胶、光刻胶或光阻，resist，简称光刻胶)的一种工艺步骤。
√乳 胶 手 套 尺 寸 过 大
◆穿戴流程示意图
√√ √√
◆其他注意事项
◆有污渍的工作服要及时清洗
◆脏的工鞋要及时清洗
◆不可以在工作服上随便乱涂写
√
◆干净洁白的工作服
为什么要学习光刻？
导入—PN结的制作
氧化：高品质SiO2的成功开发，是推动硅(Si)
集成电路成为商用产品主流的一大动力。一般说来， SiO2可作为许多器件结构的绝缘体，或在器件制 作过程中作为扩散或离子注入的阻挡层。如在p-n 结的制造过程中， SiO2薄膜可用来定义结的区域。 图 (a)显示一无覆盖层的硅晶片，正准备进行氧化 步骤。在氧化步骤结束后，一层SiO2就会均匀地 形成在晶片表面。为简化讨论，图 (b)只显示被氧 化晶片的上表层。
2. 喷涂粘附剂（HMDS 六甲基二硅胺）
3. 滴胶+甩胶 滴胶
4. 前烘
5. 装片
6.装掩膜版（光刻板）
6. 装掩膜版（光刻板）
7.对准+曝光
8. 后烘，显影+定影
刻蚀：在光刻胶或者阻挡层的掩蔽下，根据需要形成微图形的膜层不同，采 用不同的刻蚀物质和方法在膜层上进行选择性刻蚀。
半导体微纳工艺之-光刻工艺
光刻（lithography）是以一种被称为光刻胶的光敏感聚
合物为主要材料的照相制版技术。集成电路发明至今，
电路集成度提高了六个数量级以上，主要归功于光刻技
术的进步。
导入—PN结的制作
光刻：技术被用来界定p-n结的几何形状。在形成
SiO2之后。利用高速旋转机，将晶片表面旋涂一层对紫 外光敏感的材料，称为光刻胶(photo-resist)。将晶片从 旋转机拿下之后[图 (c)]，在80C～100C之间烘烤。以驱 除光刻胶中的溶剂并硬化光刻胶，加强光刻胶与晶片的 附着力。如图 (d)所示，下一个步骤使用UV光源，通过 一有图案的掩模版对晶片进行曝光。对于被光刻胶覆盖 的晶片在其曝光的区域将依据光刻胶的型态进行化学反 应。而被暴露在光线中的光刻胶会进行聚合反应，且在 刻蚀剂中不易去除。聚合物区域在晶片放进显影剂 (developer)后仍然存在，而未被曝光区域(在不透明掩模 版区域之下)会溶解并被洗去。
半导体工艺之光刻刻 蚀
3.1概述
半导体制作工艺
刻蚀 镀膜 掺杂 封装
光刻 刻蚀 物理气相淀积 化学气相淀积
氧化 扩散掺杂 离子注入掺杂
线焊 倒装焊 TSV
生活的中类半导体工艺
掩膜+腐蚀
掩膜+光照
溅射+电镀
光刻中….
微纳器件需要怎样的加工环境？
50 um
100 um
0.01 um-5 um
粉尘 ： 1-100 um 灰尘 ： 2-100 um 雾霾 ： > 10um
导入—PN结的制作
金属薄膜沉积：在扩散或离子
注入步骤之后，欧姆接触和连线在接着 的金属化步骤完成[图 (e)]。金属薄膜可 以用物理气相淀积和化学气相淀积来形 成。光刻步骤再度用来定义正面接触点， 如图 (f)所示。一相似的金属化步骤可用 来定义背面接触点，而不用光刻工艺。 一般而言，低温(≤500。C)的退火步骤 用来促进金属层和半导体之间的低电阻 接触点。随着金属化的完成，p-n结已经 可以工作了。
导入—PN结的制作
扩散：在扩散方法中，没有被SiO2保护
的半导体表面暴露在相反型态的高浓度杂 质中。杂质利用固态扩散的方式，进入半 导体晶格。在离子注入时，将欲掺杂的杂 质离子加速到一高能级，然后注入半导体 内。 SiO2可作为阻挡杂质扩散或离子注 入的阻挡层。在扩散或离子注入步骤之后， p-n结已经形成，如图(d)所示。由于被注 入的离子横向扩散或横向散开(lateral straggle，又译横向游走)的关系，P型区 域会比所开的窗户稍微宽些。
导入—PN结的制作
刻蚀氧化层： 图 (a)为显影
后的晶片。晶片再次于120℃～180 ℃ 之间烘烤20min，以加强对衬底的附着 力和即将进行的刻蚀步骤的抗蚀能力。 然后，使用缓冲氢氟酸作酸刻蚀液来移 除没有被光刻胶保护的氧化硅表面，如 图4(b)所示。最后，使用化学溶剂或等离 子体氧化系统剥离(stripped)光刻胶。图 (c)显示光刻步骤之后，没有氧化层区域 (一个窗户)的最终结果。晶片此时已经完 成准备工作，可接着用扩散或离子注入。 步骤形成p-n结。
光学曝光
遮蔽式曝光 投影式曝光
曝光方式
非光学曝光
电子束曝光 X 射线曝光 超紫外光曝光
离子束曝光
半导体微纳工艺之-光刻工艺
光刻工艺的重要性： a. 微/光电子制造需进行多次光刻； b. 耗费总成本的30％； c. 最复杂、最昂贵和最关键的工艺。
准备光刻胶（光刻胶的）+喷涂粘附剂