复旦大学微电子工艺 VLSI-04第四讲 光刻(上) (1)
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1. 掩膜板制作。
设计和制造包含电路图形的掩膜板。
光刻工艺培训教程光刻工艺是半导体制造中非常重要的一环,它通过光刻胶和光刻机等工具,将芯片设计图案显影到硅片上。
本文将为大家介绍一些光刻工艺的基本知识和培训教程,帮助大家更好地理解和掌握光刻工艺。
一、光刻胶光刻胶是光刻过程中最关键的材料之一,负责将芯片设计图案转移到硅片上。
常见的光刻胶有正胶和负胶两种。
正胶是根据光敏化剂的特性,在曝光后变性,形成湿润的胶层,通过显影后去除未曝光的部分,形成芯片的图案。
负胶则正好相反,曝光后未显影的部分形成了硬质胶,而显影后的部分被去除,形成芯片图案。
二、光刻机光刻机是将芯片设计图案显影到硅片上的关键设备。
光刻机工艺中的几个重要的工作步骤包括:底部对位,涂覆光刻胶,预烘烤,曝光,显影,清洗等。
其中,曝光是最核心的一步,通过光照的方式将芯片图案显影到硅片上。
三、光刻工艺步骤1.底片准备:底片要经过化学清洗,去除表面杂质,并在光刻胶附着的表面形成胶层的底板。
2.光刻胶涂覆:将准备好的光刻胶均匀涂覆在底片上,通常采用自旋涂覆的方式。
3.烘烤:将涂覆好光刻胶的底片放入烘烤炉中,通过高温烘烤,除去溶剂使胶层在底片上形成均匀的薄膜。
4.曝光:将底片放入光刻机中进行曝光,将芯片设计图案转移到胶层上。
曝光需要准确控制光源的强度和时间。
5.显影:使用合适的显影剂将未曝光部分的光刻胶去除,显现出想要芯片图案。
6.清洗:使用溶剂清洗去除显影后剩余的胶层和其他杂质。
7.检测:对显影后的芯片进行质量检测,确保芯片图案的质量和精确性。
四、光刻现场操作光刻工艺的实际操作需要在无尘室中进行,保证整个过程的工艺纯净性。
操作人员需要穿着特定的防静电服,并且使用无尘环境下的特殊工具和设备。
操作时需要严格按照工艺流程进行,并且进行各个步骤的记录和检查,确保工艺的可控性和稳定性。
五、光刻工艺注意事项1.要严格在无尘室环境下操作,避免因为杂质的干扰对芯片的影响。
2.每一步操作都需要精确控制,避免因为操作失误导致整个工艺的失败。
第四章加工环境与基片清洗4.1概述4.2 环境净化4.3 硅片清洗4.4 吸杂4.5 测量方法2局部光散射栅氧化层完整性≫≫ITRS Roadmap成品率每百分之一的提升都有巨大价值!Y randomY systematic Y total 起步阶段20%80%16%上升阶段80%90%72%成熟阶段90%95%86%影响成品率的因素:5!!!......................................¾e负二项模型聚集因子¾微粒金属离子化学物质细菌污染物静电缺陷从哪里来?缺陷:Life time killers1. ¾所有可以落在硅片表面的微小颗粒1 μm2 μm 30μm 100 μm烟尘尘埃指纹印人类毛发最关心颗粒尺寸:可在空气中长时间悬浮¾可移动离子污染物Fe, Cu, Ni,Fe, Cu, Ni,每10亿单位中金属杂质Sodium(Na)50 Potassium(K)50 Iron(Fe)50 Copper(Cu)60 Nickel (Ni)60 Aluminium(Al)60 Magnesium(Mg)60 Lead(Pb)60 Zinc(Zn)60某光刻胶去除剂金属杂质含量与氢原子发生电荷交换,和硅结合而被束缚在其表面。
硅片表面氧化时,进入氧化例write, read 漏放电的峰值电流静电荷在两物体间未经控制地传递,可能损坏芯片;电荷积累产生的电场会吸引带电颗粒或极化并吸引如何控制污染、降低缺陷密度?4.2ISO, FS209E洁净度等级对照19个/M3≥0.5umISO14644-1(1999)US209E(1992)US209D(1988)EECGGMP(1989)FRANCEAFNOR(1981)GERMANYVDI2083(1990)JAPANJAOA(1989)13.520210.0M135.33M1.5113100M23534M2.51024 1,000M33,5305M3.5100A+B4,00035 10,000M435,3006M4.51,0001,00046 100,000M5353,0007M5.510,000C400,00057 1,000,000M63,530,0008M6.5100,000D4,000,00068 10,000,000M7空气洁净大于或等于表中粒径的最大浓度限值(pc/m3)度等级(N)0.1um0.2um0.3um0.5um1um5um11022 (光刻、制版)100241043 (扩散、CVD)10002371023584 (封装、测试)1000023701020352835 (单晶制备)1000002370010200352083229 61000000237000102000352008320293 7352000832002930 8352000083200029300 9352000008320000293000空气初级过滤器鼓风机亚高效过滤器高效过滤器排放口收集口出风口洁净环境洁净室局部净化垂直层流式水平层流式乱流式净化工作台净化通道局部微环境垂直层流式水平层流式乱流式净化工作台净化通道局部微环境洁净室(clean room):泛指集成电路和其它微电子22231、屋顶:复杂的封闭式结构,有两种类型:a. 轧制铝支架加现场制作的静压箱/风道;b. 预制的整体式静压箱/风道加支架。
复旦大学微电子学专业特色的挖掘与拓展摘要:复旦大学微电子学专业拥有悠久的历史,形成了“基础与专业结合,研究与应用并重,创新人才培养国际化”特色。
在教育部第二批高等学校特色专业建设中,通过课程体系的完善、课程建设及培养方法的改进和创新两方面的努力,复旦大学微电子学专业的特色得到挖掘和拓展。
关键词:特色专业建设;复旦大学;微电子学;创新人才培养复旦大学“微电子学与固体电子学”学科有半个多世纪的深厚积累。
20世纪50年代,谢希德教授领导组建了全国第一个半导体学科,培养了我国首批微电子行业的中坚力量。
60年代研制成功我国第一个锗集成电路。
1984年,经国务院批准设立微电子与固体电子学学科博士点,1988年、2001年、2006年被评为国家重点学科。
所在一级学科于1998年获首批一级博士学位授予权,设有独立设置的博士后流动站和长江特聘教授岗位,建有“专用集成电路与系统”国家重点实验室,1998年和2003年被列入“211”工程建设学科,2000年被定为“复旦三年行动计划”重中之重学科得到学校重点支持,2005年获“985工程”二期支持,建设“微纳电子科技创新平台”。
长期以来复旦大学微电子学教学形成了“基础与专业结合,研究与应用并重,创新人才培养国际化”特色。
近年来,在教育部第二批高等学校特色专业建设中,我们根据国家和工业界对集成电路人才的要求,贯彻“国际接轨、应用牵引、注重质量”的教学理念,制定了复旦大学“微电子教学工作三年计划大纲”并加以实施,在高端创新人才培养方面对专业教学的特色开展了深层的挖掘和拓展。
一、课程体系的完善和课程建设微电子技术的高速发展要求微电子专业课程体系在相对固定的框架下不断加以更新和完善。
我们设计了“复旦大学微电子学专业本科课程设置调查表”,根据对于目前工作在企业、大学和研究机构的专业人士的调查结果,制定了新的微电子学本科培养方案。
主要修改包括:(1)加强物理基础、电路理论和通信系统课程。
光刻工艺步骤介绍光刻工艺是半导体工艺中关键的步骤之一,它用于制造各种微细结构,如晶体管、光栅、电容或电阻等。
光刻工艺具有高分辨率、高精度和高可重复性的特点,被广泛应用于微电子、光电子、光伏等领域。
下面将对光刻工艺的步骤进行详细介绍。
1.掩膜设计:在光刻工艺中,需要首先进行掩膜设计。
掩膜是一种光刻胶的图形模板,确定了最终要形成的微细结构的形状和位置。
掩膜设计常用计算机辅助设计软件进行,设计完成后生成掩膜模板。
2.光刻胶涂覆:在光刻工艺中,需要将光刻胶均匀涂覆在待制作器件表面,这是为了保护器件表面免受光刻过程中的腐蚀或损伤。
涂覆一般使用旋涂机或喷涂机进行,确保光刻胶均匀薄膜的形成。
3.预烘烤:涂覆光刻胶后,需要进行烘烤步骤来消除光刻胶中的溶剂,使光刻胶能够形成均匀的薄膜层。
预烘烤也有助于增加光刻胶的附着力和稳定性,并使其更容易与待制作器件表面结合。
4.曝光:曝光是光刻工艺的核心步骤,也是形成微细结构的关键。
在曝光过程中,掩膜模板被置于光源下,通过透过模板的局部区域将光刻胶暴露于紫外线或可见光源。
光刻胶对光线的敏感性使其在接受曝光后发生化学或物理变化,形成暴光区域。
曝光完毕后,去除掩膜模板。
5.显影:显影是指将曝光后的光刻胶通过溶液处理,使其在暴露区域溶解去除,形成所需的微细结构。
显影液对未曝光区域没有任何溶解作用,所以它只会溶解曝光区域中的光刻胶。
显影的时间和温度需要根据光刻胶的特性和所需结构来进行控制。
6.后烘烤:显影后的光刻胶需要进行后烘烤,以固化和增加其机械强度。
后烘烤可以通过烤箱、烘干机或者其他热源进行。
在烘干的过程中,通过将温度升高,光刻胶中的溶剂会完全挥发并交联,形成具有所需形状和特性的微细结构。
7.检查和测量:制作微细结构后,需要对其进行检查和测量,以确保其满足设计规格。
常见的检查和测量方法有光学显微镜、扫描电子显微镜和原子力显微镜等,这些设备可以对微细结构的尺寸、形状和位置等进行分析和评估。
光刻工艺简要流程介绍光刻工艺是半导体制造过程中十分关键的一环,用于在芯片表面形成各种图案。
下面是一份简要的光刻工艺流程介绍,具体内容如下:1.掩膜设计:光刻工艺开始时,需要先设计掩膜,即在电路设计的基础上绘制出芯片需要制造的图案。
掩膜设计是根据电路原理图进行的,可以确定各种电子元件的位置和电路连接方式。
2.掩膜制备:制作掩膜时,通常使用光刻机对一层感光剂进行曝光。
曝光时,掩膜上的图案通过透明部分的光线照射到感光剂上,使其发生化学变化,产生可溶解或不可溶解性。
3.前处理:在真正开始光刻之前,需要进行一些前处理步骤,以确保芯片表面的净化和平整。
这些步骤包括清洗、清除表面残留的污染物和平整化表面。
前处理对于之后的光刻步骤的精确度和一致性非常重要。
4.光刻涂胶:将光刻胶涂覆在芯片表面上,以形成一层均匀的涂层。
光刻胶通常是一种感光性物质,能够在曝光后保留图案的细节。
5.烘焙:涂胶后,需要将芯片放入烘箱中进行烘焙。
烘焙的主要目的是将涂胶材料固化,并使其在曝光时更好地保持细节。
6.曝光:在光刻机中,将掩膜放置在芯片上方,并通过透射或反射光线照射到芯片表面上的涂覆层上。
光线会通过掩膜上的透明区域,使涂覆层中的光刻胶发生物理或化学变化。
这会形成图案的正负影像。
7.显影:曝光后,通过显影过程将曝光过的光刻胶部分溶解掉,以暴露出芯片表面的物质。
显影剂通常是酸性或碱性溶液,可以选择性地溶解光刻胶的已曝光部分。
8.清洗:为了去除掩膜和涂胶过程中可能残留在芯片上的杂质,需要进行一次清洗步骤。
清洗是一个非常关键的步骤,可以确保芯片表面干净,并保证后续工艺步骤的准确性和可靠性。
9.检查和修复:完成光刻过程后,需进行检查,以确保图案制作的质量和完整性。
如果发现有任何缺陷或错误,需要进行修复或重新开始。
以上是一个简要的光刻工艺流程介绍。
光刻技术是半导体制造过程中非常重要的一项技术,为芯片制造提供关键的步骤,确保芯片的准确性和可靠性。
微电子工艺流程微电子工艺流程是指在微电子器件的制造过程中,通过一系列的工艺步骤,将所需的材料和结构功能成功地加工在硅基片上,从而完成微电子器件的制造。
下面将介绍一个典型的微电子工艺流程。
首先,微电子工艺的第一步是准备硅基片。
硅基片是微电子器件的基础,需要在一定的工艺条件下制备出具有高纯度和高质量的硅片。
通常的制备方法包括从高纯度硅溶液中拉制单晶硅棒,然后将硅棒切割成一定厚度的硅片。
第二步是清洗硅基片。
经过切割的硅片表面可能被污染物污染,需要通过一系列的化学处理步骤,如浸泡在酸碱溶液中,去除表面的污染物和氧化层。
第三步是沉积薄膜。
在微电子器件的制造过程中,通常需要在硅基片上沉积一层或多层薄膜,用于构建电路、绝缘层或保护层。
常见的沉积方法包括化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)和溅射等。
第四步是光刻。
光刻技术是微电子工艺中非常关键的步骤,利用光敏胶和光刻机,将设计好的芯片图案转移到硅基片上。
首先,将光敏胶喷涂在硅基片上,然后使用光刻机将光刻胶曝光,即使得光刻胶中的某些部分发生物理或化学变化,形成芯片图案。
接下来,通过化学溶解或蒸发去除未曝光部分的光刻胶,得到芯片图案的模板。
第五步是蚀刻。
通过蚀刻技术,将光刻胶遮盖的部分去除,显露出硅基片上被保护的区域。
常用的蚀刻方法有干法蚀刻和湿法蚀刻。
干法蚀刻是利用气体或等离子体与硅基片上的材料反应,将其逐层蚀刻。
湿法蚀刻是使用化学溶液,将硅基片表面的材料溶解掉。
第六步是电镀。
有时候,为了增加芯片的导电性或保护层的厚度,需要在硅基片上进行电镀。
电镀是通过电化学反应,在硅基片上沉积金属,如铜、镍等。
第七步是退火。
退火是将硅基片加热到一定温度,以改善材料的电子性能和结构稳定性。
退火的温度和时间可以根据具体芯片的要求来确定。
最后一步是测试和封装。
制造好的芯片需要进行一系列的测试,包括电性能测试和可靠性测试等。
对于通过测试的芯片,还需要进行封装,以便在实际应用中能够方便地连接到其他电子器件。
微电子技术中的光刻工艺是什么?在当今科技飞速发展的时代,微电子技术无疑是推动社会进步的关键力量之一。
而在微电子技术的众多环节中,光刻工艺占据着至关重要的地位。
那么,光刻工艺究竟是什么呢?要理解光刻工艺,我们首先得从微电子技术说起。
微电子技术,简单来说,就是使电子元器件和由它们组成的电子设备微型化的技术。
这其中包括了集成电路的设计、制造、封装等多个环节,而光刻工艺就是集成电路制造过程中的核心步骤之一。
光刻工艺的基本原理,就像是在微观世界里进行精细的“雕刻”。
想象一下,我们有一块平整的“基板”,类似于一张白纸,我们需要在这张白纸上精确地画出我们想要的图案。
在光刻工艺中,这个“图案”就是集成电路中各种电子元件的布局和连接线路。
具体的操作过程是这样的:首先,我们需要在基板上涂上一层叫做“光刻胶”的物质。
这层光刻胶就像是我们绘画时的画布,它对特定波长的光线非常敏感。
接下来,我们会使用一种叫做“光刻机”的设备,它能发出特定波长的光线,通过一系列复杂的光学系统,将预先设计好的集成电路图案投射到涂有光刻胶的基板上。
被光线照射到的光刻胶会发生化学变化,而没有被照射到的部分则保持不变。
然后,通过一系列的化学处理步骤,比如显影、蚀刻等,把被光线改变了性质的光刻胶部分去除掉,或者把没有光刻胶保护的基板部分蚀刻掉,从而在基板上留下我们所需要的图案。
这个图案就是集成电路的一部分,经过多次重复这样的光刻过程,就可以在基板上制造出完整的集成电路。
光刻工艺的精度对于集成电路的性能和集成度有着决定性的影响。
随着科技的不断进步,集成电路的集成度越来越高,这就要求光刻工艺能够实现更小的线宽和更高的分辨率。
在实际的光刻过程中,有很多因素会影响光刻工艺的精度和质量。
比如光刻机的性能、光刻胶的特性、曝光的时间和强度、环境的温度和湿度等等。
为了保证光刻工艺的稳定性和可靠性,工程师们需要对这些因素进行严格的控制和优化。
光刻机是光刻工艺中最为关键的设备之一。