第5章:光刻
- 格式:ppt
- 大小:10.83 MB
- 文档页数:126
第五章图形转移1.典型的光刻工艺主要有哪几步?简述各步骤的作用。
涂胶:在衬底上涂布一层光刻胶前烘:蒸发光刻胶中的溶剂对准:保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准曝光:使光刻胶产生化学反应而变性曝光后烘烤:减少驻波效应;激发化学增强光刻胶的PAG产生的酸与光刻胶上的保护基团,发生反应并移除基团使之能溶解于显影。
显影:显影液溶剂溶解掉光刻胶中软化部分,将图形从掩膜版转移到光刻胶上坚膜:完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂,提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下表面的能力,进一步增强光刻胶与硅片表面之间的粘附性,减少驻波效应显影检查:检查图形是否对准,临界尺寸及表面是否良好2.光刻对准标记中RA,GA,FA分别是什么?它们有什么用?投影机-掩膜版对准标记(Retical Alignment,RA)在投影掩膜版的左右两侧,与安装在步进机机身上的对准标记对准。
整场对准标记(Global Alignment,GA)在第一次曝光时被光刻在硅片左右两边,被用于每个硅片的粗对准。
精对准标记(Fine Alignment,FA)每个场曝光时被光刻,用于每个硅片曝光场和投影掩膜版的对准调节。
3.什么是光刻胶的对比度?它对曝光图形产生什么样的影响?光刻胶的对比度()是对光刻胶完全曝光所需要的最小剂量和光刻胶不发生曝光效果所允许的最大剂量比例的函数,表征的是曝光并显影后从曝光区域到非曝光区域的图形侧壁陡峭程度。
对比度越大,显影后光刻胶侧壁越陡峭,图形越明晰。
4.什么是光刻中常见的表面反射和驻波效应?如何解决?穿过光刻胶的光会从晶圆片表面反射出来,从而改变投入光刻胶的光学能量。
当晶圆片表面有高度差时,表面反射会导致线条缺失,无法控制图形,这就是表面反射和驻波效应。
解决方法:改变沉积速率以控制薄膜的反射率;避免薄膜表面高度差,表面平坦化处理(CMP);光刻胶下涂覆抗反射的聚合物(Anti-reflect coating,ARC)5.简述电子束光刻的光栅扫描方法和矢量扫描方法有何区别。
第8章动态逻辑电路填空题对于一般的动态逻辑电路,逻辑部分由输出低电平的网组成,输出信号与电源之间插入了栅控制1、极为时钟信号的 ,逻辑网与地之间插入了栅控制极为时钟信号的。
【答案:NMOS, PMOS, NOMS】对于一个级联的多米诺逻辑电路,在评估阶段:对PDN网只允许有跳变,对 PUN网只允许有跳变,2、PDN与PDN相连或PUN与PUN相连时中间应接入。
【答案:】解答题从逻辑功能,电路规模,速度3方面分析下面2电路的相同点和不同点。
从而说明CMOS动态组合逻辑1、电路的特点。
【答案:】图A是CMOS静态逻辑电路。
图B是CMOS动态逻辑电路。
2电路完成的均是NAND的逻辑功能。
图B的逻辑部分电路使用了2个MOS管,图A使用了4个MOS管,由此可以看出动态组合逻辑电路的规模为静态电路的一半。
图B的逻辑功能部分全部使用NMOS管,图A即使用NMOS也使用PMOS,由于NMOS的速度高于PMOS,说明动态组合逻辑电路的速度高于静态电路。
2、分析下面的电路,指出它完成的逻辑功能,说明它和一般动态组合逻辑电路的不同,说明其特点。
【答案:】该电路可以完成OUT=AB的与逻辑。
与一般动态组合逻辑电路相比,它增加了一个MOS管M kp,这个MOS 管起到了电荷保持电路的作用,解决了一般动态组合逻辑电路存在的电荷泄漏的问题。
3、分析下列电路的工作原理,画出输出端OUT的波形。
【答案:】答案:4、结合下面电路,说明动态组合逻辑电路的工作原理。
【答案:】动态组合逻辑电路由输出信号与电源之间插入的时钟信号PMOS,NMOS逻辑网和逻辑网与地之间插入的时钟信号NMOS组成。
当时钟信号为低电平时,PMOS导通,OUT被拉置高电平。
此时电路处于预充电阶段。
当时钟信号为低电平时,PMOS截至,电路与V DD的直接通路被切断。
这时NOMS导通,当逻辑网处于特定逻辑时,电路输出OUT被接到地,输出低电平。
否则,输出OUT仍保持原状态高电平不变。
光刻机原理教学课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生理解光刻机的基本原理,掌握其工作流程中的关键步骤;2. 学生掌握光刻机中光学、机械及电子等基本部件的功能和相互作用;3. 学生了解光刻技术在半导体制造领域的重要性和应用。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,分析并解释光刻机在芯片制造过程中的作用;2. 学生通过小组合作,设计简单的光刻实验,提高动手操作和团队协作能力;3. 学生能够运用光刻技术的基本原理,对实际生产中的问题进行初步分析。
情感态度价值观目标:1. 学生培养对光刻技术及相关科学研究的兴趣,激发探索精神;2. 学生认识到科技创新在国家发展中的重要性,增强民族自豪感;3. 学生在学习过程中,培养严谨、细致、合作、探究的学习态度。
课程性质分析:本课程为高年级物理或电子学科相关课程,旨在帮助学生深入理解光刻技术及其在芯片制造领域的作用。
学生特点分析:高年级学生对物理、电子等专业知识有一定的基础,具备较强的逻辑思维能力和动手能力,对新技术和新知识充满好奇。
教学要求:1. 结合学生特点,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力;2. 创设问题情境,引导学生主动探究,培养学生的创新思维;3. 强调团队合作,提高学生的沟通与协作能力。
二、教学内容1. 光刻技术概述:介绍光刻技术的发展历程、应用领域及重要性。
- 教材章节:第二章“光刻技术简介”2. 光刻机原理及其工作流程:详细讲解光刻机的基本原理、工作流程及关键参数。
- 教材章节:第三章“光刻机原理与结构”3. 光刻机主要部件及其功能:分析光刻机中的光学系统、机械系统、电子系统等主要部件的作用及相互关系。
- 教材章节:第四章“光刻机主要部件”4. 光刻工艺流程:介绍光刻工艺的步骤,包括预处理、涂胶、曝光、显影、蚀刻等。
- 教材章节:第五章“光刻工艺流程”5. 光刻技术在半导体制造中的应用:分析光刻技术在芯片制造过程中的具体应用及其影响。
- 教材章节:第六章“光刻技术在半导体制造中的应用”6. 光刻技术发展趋势:探讨光刻技术的发展趋势,如极紫外光刻、纳米光刻等技术。
第五章图形转移1.典型的光刻工艺主要有哪几步?简述各步骤的作用。
涂胶:在衬底上涂布一层光刻胶前烘:蒸发光刻胶中的溶剂对准:保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准曝光:使光刻胶产生化学反应而变性曝光后烘烤:减少驻波效应;激发化学增强光刻胶的PAG产生的酸与光刻胶上的保护基团,发生反应并移除基团使之能溶解于显影。
显影:显影液溶剂溶解掉光刻胶中软化部分,将图形从掩膜版转移到光刻胶上坚膜:完全蒸发掉光刻胶里面的溶剂,提高光刻胶在离子注入或刻蚀中保护下表面的能力,进一步增强光刻胶与硅片表面之间的粘附性,减少驻波效应显影检查:检查图形是否对准,临界尺寸及表面是否良好2.光刻对准标记中RA,GA,FA分别是什么?它们有什么用?投影机-掩膜版对准标记(Retical Alignment,RA)在投影掩膜版的左右两侧,与安装在步进机机身上的对准标记对准。
整场对准标记(Global Alignment,GA)在第一次曝光时被光刻在硅片左右两边,被用于每个硅片的粗对准。
精对准标记(Fine Alignment,FA)每个场曝光时被光刻,用于每个硅片曝光场和投影掩膜版的对准调节。
3.什么是光刻胶的对比度?它对曝光图形产生什么样的影响?光刻胶的对比度()是对光刻胶完全曝光所需要的最小剂量和光刻胶不发生曝光效果所允许的最大剂量比例的函数,表征的是曝光并显影后从曝光区域到非曝光区域的图形侧壁陡峭程度。
对比度越大,显影后光刻胶侧壁越陡峭,图形越明晰。
4.什么是光刻中常见的表面反射和驻波效应?如何解决?穿过光刻胶的光会从晶圆片表面反射出来,从而改变投入光刻胶的光学能量。
当晶圆片表面有高度差时,表面反射会导致线条缺失,无法控制图形,这就是表面反射和驻波效应。
解决方法:改变沉积速率以控制薄膜的反射率;避免薄膜表面高度差,表面平坦化处理(CMP);光刻胶下涂覆抗反射的聚合物(Anti-reflect coating,ARC)5.简述电子束光刻的光栅扫描方法和矢量扫描方法有何区别。
集成电路工艺作业第一章半导体衬底1、列举生产半导体级硅的三个步骤,给出反应方程式。
说明半导体级硅有多纯?2、为什么要用单晶进行硅片制造?3、CZ单晶生长法定义Czochralski(CZ)-查克洛斯基法生长单晶硅,把熔化了的半导体级硅液体变为有正确晶向并且被掺杂成n型或p型的固体硅锭。
85%以上的单晶硅是采用CZ法生长出来的。
CZ法特点:a. 低功率IC的主要原料。
b. 占有~80%的市场。
c. 制备成本较低。
d. 硅片含氧量高。
4、影响CZ法直拉工艺的两个主要参数是什么?拉伸速率和晶体旋转速率。
5、区熔法的特点是什么?a. 硅片含氧量低、纯度高。
b. 主要用于高功率IC。
c. 制备成本比CZ法低。
d. 难生长大直径硅晶棒。
e. 低阻值硅晶棒掺杂均匀度较差。
7、使用更大直径硅片的主要原因是什么?300mm硅片比200mm硅片面积大2.25倍,这样就会在一块硅片上生产更多的芯片。
每块芯片加工和处理时间都减少了,设备生产效率提高了。
使用300mm直径的硅片可以把每块芯片的成本减少30%。
节省成本是驱使半导体业转向使用更大直径硅片的主要原因。
8、硅中的晶体缺陷:点缺陷、位错、层错。
第二章氧化1、半导体器件生产中使用的介质材料有二氧化硅、氮化硅、多晶硅、硅化物。
2、二氧化硅的基本性质有哪些?a、可以方便地利用光刻和刻蚀实现图形转移、b、可以作为多数杂质掺杂的掩蔽、c、优秀的绝缘性能、d、很高的击穿电场(>107 V/cm)、e、体电学性能稳定、f、稳定、可重复制造的Si/ SiO2界面3、金属层间绝缘阻挡层目的:用于金属连线间的保护层。
4、热生长SiO2 的各种运用对厚度有不同要求栅氧(0.18μm工艺):20~60埃;STI隔离氧化物:150埃;场氧:2500~15000埃5、有几种类型的电荷存在于氧化层内部或在SiO2和Si/SiO2界面附近?a)界面陷阱电荷; b)固定氧化层电荷; c)移动离子电荷; d)大量氧化层陷阱电荷6、干氧和湿氧氧化反应方程式及氧化层的特点?这两种反应都在700 ºC~1200 ºC之间进行,湿氧氧化比干氧氧化反应速率约高10倍。
光刻工艺一、提示:光刻工艺是集成电路制造中最关键的工艺之一。
光刻是一种复印图像和化学腐蚀相结合的综合性技术.光刻的本质是把临时电路结构复制到以后要进行刻蚀和掺杂的晶圆上。
这些结构首先以图形形式制作在被称为光刻掩膜版的石英膜版上,光刻工艺首先将事先做好的光刻掩膜版上的图形精确地、重复地转移到涂有光刻胶的待腐蚀层上,然后利用光刻胶的选择性保护作用,对需腐蚀图形层进行选择性化学腐蚀,从而在表面形成与光刻版相同或相反的图层.二、概要:光刻实际是将图形转移到一个平面的任一复制过程.本章先介绍了光刻的概念,接着介绍了光刻工艺的基本步骤,并相继介绍了光刻过程中的必备的两种材料,即掩膜版和光刻胶,然后对多种光刻设备做了简要介绍。
本章需重点掌握光刻工艺、光刻胶及光刻设备等.三、关键知识:光刻的概念:光刻处于晶圆加工过程的中心,一般认为是集成电路(IC)制造中最关键的步骤,需要高性能以便结合其他工艺获得高成品率。
光刻过程实际是图形由掩膜版转移到晶圆表面的过程。
光刻工艺的基本步骤:光刻工艺是一个复杂的过程,其中有很多影响其工艺宽容度的工艺变量。
为了方便起见,这里将光刻工艺分成8个基本操作:气相成底膜、旋转涂胶、软烘(前烘)、曝光、烘焙、显影、坚膜(后烘)、显影检查.光刻胶的分类:光刻包括两个基本的工艺类型,即正性光刻和负性光刻,因此用于光刻的光刻胶也有正胶和负胶之分。
正性光刻是把与掩膜版上相同的图形复制到晶圆上,负性光刻是把与掩膜版上图形的相反图形复制到晶圆表面.光刻设备:从早期的晶圆制造以来,光刻设备经历了几代的发展,每一代又以当时获得的特征尺寸分辨率所需的设备类型为基础。
主要的光刻设备认为以下五代:接触式光刻机、接近式光刻机、扫描投影光刻机、分步重复光刻机和步进扫描光刻机。
四、重点讲解:1、光刻的主要参数:(1)特征尺寸:一般是指MOS管的最小栅长,减小特征尺寸可以在单个晶圆上布局更多的芯片。
光刻技术决定了在晶圆上的特征尺寸数值.(2)分辨率:是指将晶圆上两个邻近的特征图形区分开来的能力.焦深是光焦点周围的一个范围,在这个范围内图像连续地保持清晰。