光刻工艺概述
光刻工艺概述
光刻工艺流程图步骤１、前处理２、匀胶３、前烘4、光刻5、显影6、坚膜7、腐蚀8、去胶一前处理（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。
光刻工艺的原理和目的
光刻工艺的原理和目的
光刻工艺是一种利用光刻胶或分子层结合物，将特定图案投影到基板
表面的复杂工艺。
它是集装置制造产业中的重要组成部分，是基于影
流分子沉积的微小精密表面处理技术，是大规模集成电路设计的核心
工艺。
光刻工艺的原理是在光刻胶或分子层表面利用UV光射线照射，使其发
生反应，从而使光刻胶或分子层表面产生结合或分离反应，结合起来
的是形成薄膜或层，分离出来的是沉积到基板上形成微小图案和通道。
光刻工艺的目的是制造出精巧的3D复杂图案，以满足现代电子行业的
要求。
它的用途也很广泛：将专有的形状准确地投影到某种固体表面，以塑造出物体的内部或三维形状；将其应用到芯片结构的加工和分辨；在电阻膜、电容膜、半导体膜、光学膜和其他微细表面加工领域扮演
着重要角色。
因此，光刻工艺可以生产出高精度、复杂的集成电路，其微小细节则
可能被微小的光线所照亮，弥补了它的局限性。
光刻工艺是影流技术
的一种，是大规模集成电路设计的核心工艺，有助于提高制造效率、
提高产品的性能和提高工程的质量。
自从20世纪80年代以来，光刻
技术的发展受到了越来越多的关注，在电子行业中获得了极大的发展
和推广作用。
光刻工艺介绍
光刻工艺过程
涂胶coating 前烘prebaking 曝光exposure 显影development 坚膜postbake
光刻工艺过程
涂胶
氧化，清洗
涂胶，前烘
涂胶目的： 在晶元表面形成厚度均匀，附着性强， 没有缺陷的光刻胶薄膜
光刻胶对大部分可见光敏感，但对黄光不敏感
光刻三要素
光刻胶主要成分
1.树脂(聚合物)：光照不发生反应，保证光刻胶的附着性和抗腐 蚀性，决定光刻胶薄膜的膜厚，弹性和热稳定性。
2.光敏剂(PAC)：受光辐照后发生化学反应，如果聚合物中不添 加光敏剂，那么他对光的敏感性差，而且光谱范围较宽，添加特 定的光敏剂后，可以增加感光灵敏度，而且限制反应光的光谱范 围，或者把反应光限制在某一特定的波长。
转速与膜厚：膜厚与旋转速度的平方根成反比
光刻工艺过程
前烘probake
目的
去除胶内的溶剂，提高胶的表面粘附力 提高胶的抗机械摩擦能力 减小高速旋转形成的薄膜应力
条件
温度：90 to 120℃ 时间：60 to 120s
光刻工艺过程
前烘probake
前烘不足
光刻胶与晶元粘附性变差 因光刻胶中溶剂含量过高致使曝光的精度下降
前烘过量
延长时间，产量下降 过高的温度使光刻胶变脆，粘附性下降 过高的温度会使光刻胶的感光剂发生反应，使 光刻胶在曝光时的敏感度下降
光刻工艺过程 曝光Exposure
光刻工艺过程
曝光Exposure
将电路图案转移到晶元上 为了将电路图案转移到晶片上，将光罩暴露在光下。 通过使用缩小透镜聚焦光，甚至可以转移更精细的 电路图案。电路图中的线越窄，可传输的半导体元 件数量越多，因此芯片的性能和功能也就越高
0.35um光刻工艺
0.35um光刻工艺1. 光刻工艺概述，光刻工艺是微电子制造过程中的一项关键技术，通过将光刻胶涂覆在硅片上，然后使用光刻机将图形投射到光刻胶上，最后通过化学腐蚀等步骤来转移图形到硅片上。
0.35um光刻工艺是指在这个过程中所使用的光刻胶的分辨率为0.35微米。
2. 分辨率，分辨率是光刻工艺中一个重要的指标，它决定了工艺可以实现多细小的结构。
0.35um的分辨率意味着该工艺可以制造出最小线宽为0.35微米的结构。
3. 应用领域，0.35um光刻工艺在微电子制造中有广泛的应用。
它适用于制造一些较为简单的电子元件和集成电路，例如逻辑门电路、存储器等。
虽然在现代微电子制造中，0.35um光刻工艺已经相对较老，但在一些特定的应用领域仍然具有一定的市场需求。
4. 工艺特点，0.35um光刻工艺具有一些特点。
首先，相对于更高分辨率的工艺，0.35um光刻工艺更容易实现，成本相对较低。
其次，0.35um工艺的制造设备和工艺流程已经相对成熟，稳定性较高，可靠性较好。
然而，由于分辨率相对较低，0.35um工艺无法满足现代微电子制造对更高集成度和更小尺寸的要求。
5. 工艺发展趋势，随着科技的不断进步，微电子制造对更高分辨率的需求不断增加。
因此，0.35um光刻工艺已经逐渐被更先进的工艺所取代，例如0.25um、0.18um、0.13um甚至更小的工艺。
这些更高分辨率的工艺可以实现更小尺寸的结构，提高集成度和性能。
综上所述，0.35um光刻工艺是一种用于微电子制造的工艺，它具有一定的应用领域和特点。
然而，随着技术的进步，更高分辨率的工艺已经逐渐取代了0.35um工艺。
希望以上回答能满足你的需求。
光刻工艺综述
光刻工艺综述
1. 什么是光刻工艺？
光刻工艺是一种集成电路制造技术，利用光刻机将设计好的图形进行投影、显影和蚀刻，从而在芯片表面形成所需的结构。
2. 光刻工艺的主要过程有哪些？
光刻工艺的主要过程包括：准备光刻片、涂覆光刻胶、预烘烤、相应的曝光时间、后烘烤和湿/干刻蚀等环节。
3. 光刻胶的种类有哪些？有何区别？
光刻胶的种类包括：正胶、负胶、混合胶等。
正胶和负胶的区别主要在于曝光后被拉膜的位置，正胶曝光后原本未被曝光的部分被拉膜，负胶则是曝光后被曝光的部分被拉膜。
混合胶是正负胶的综合体，可以在同一个芯片上使用。
4. 光刻工艺的应用领域有哪些？
光刻工艺广泛应用于半导体制造、光电子技术、微纳加工、生物医学等领域，是制造微纳器件的重要技术之一。
5. 光刻工艺的发展现状如何？
随着微纳技术和光电子技术的不断发展，光刻技术也在不断升级和完善。
目前的发展趋势包括提高分辨率、减小尺寸、实现多层和多种材料的刻蚀等。
此外，还发展出了一些新的光刻技术和新型光刻机，如电子束曝光、多光子光刻、近场光刻等。
光刻工艺知识点总结
光刻工艺知识点总结光刻工艺是半导体制造工艺中的重要环节，通过光刻技术可以实现微米级甚至纳米级的精密图案转移至半导体芯片上，是芯片制造中最关键的工艺之一。
光刻工艺的基本原理是利用光学原理将图案投射到光刻胶上，然后通过化学蚀刻将图案转移到芯片表面。
下面将对光刻工艺的知识点进行详细总结。
一、光刻工艺的基本原理1. 光刻胶光刻胶是光刻工艺的核心材料，主要由树脂和溶剂组成。
树脂的种类和分子结构直接影响着光刻胶的分辨率和对光的敏感度，而溶剂的选择和比例则会影响着光刻胶的黏度、流动性和干燥速度。
光刻胶的选择要根据不同的工艺要求，如分辨率、坚固度、湿膜厚度等。
2. 掩模掩模是用来投射光刻图案的模板，通常是通过电子束刻蚀或光刻工艺制备的。
掩模上有所需的图形样式，光在通过掩模时会形成所需的图案。
3. 曝光曝光是将掩模上的图案投射到光刻胶表面的过程。
曝光机通过紫外线光源产生紫外线，通过透镜将掩模上的图案投射到光刻胶表面，形成图案的暗部和亮部。
4. 显影显影是通过化学溶液将光刻胶上的图案显现出来的过程。
曝光后，光刻胶在图案暗部和亮部会有不同的化学反应，显影溶液可以去除未暴露的光刻胶，留下所需的图案。
5. 蚀刻蚀刻是将图案转移到硅片上的过程，通过化学腐蚀的方式去除光刻胶未遮盖的部分，使得图案转移到硅片表面。
二、光刻工艺中的关键技术1. 分辨率分辨率是指光刻工艺能够实现的最小图案尺寸，通常用实际图案中两个相邻细线或空隙的宽度之和来表示。
分辨率受到光刻机、光刻胶和曝光技术等多个因素的影响，是衡量光刻工艺性能的重要指标。
2. 等效焦距等效焦距是光刻机的重要参数，指的是曝光光学系统的有效焦距，影响光刻图案在光刻胶表面的清晰度和分辨率。
3. 曝光剂量曝光剂量是指单位面积上接收的光能量，通常用mJ/cm^2或μC/cm^2来表示。
曝光剂量的选择对分辨率和光刻胶的副反应有重要影响。
4. 曝光对位精度曝光对位精度是指光刻胶上已存在的图案和新的曝光对位的精度，是保证多层曝光图案对位一致的重要因素。
光刻工艺简介-复制
负胶 (Negative Optical Photoresist)
曝光部分变成不可溶性的； 所形成的图形与掩膜正好相反； 当VLSI电路需分辨率达2μm之前，基
本上是采用负性光刻胶。
主要缺点：在显影过程中，整个抗蚀剂层因吸收显影液而 出现膨胀现象，限制其分辨率。 在分辨率要求不太高的情况，负胶也有其优点： a) 对衬底表面粘附性好 b) 抗刻蚀能力强 c) 工艺宽容度较高 （显影液稀释度、温度等） d) 价格较低 （约正胶的三分之一）
工艺宽容度
每一套工艺都有相应的最佳工艺条件，但当这些条件偏离 最佳值的时候，要求光刻胶的性能变化尽量小。
其他特性
光刻胶的热流动性（thermal flow）：热流动性使显影形成 的图形变形，影响图形质量和分辨率
光刻胶的膨胀效应（swelling）：显影液分子进入胶的分子 链，使胶的体积增加，从而使图形变形
集成电路工艺所采用的光刻技术
30年前人们就在预测光学曝光技术的末路，但仍然大量利用， 而且不断发展 G线（436nm） I线（365nm） 深紫外： 248nm—130nm生产线—已经实现了50nm生产线—IBM 20nm 193nm——90nm生产线 157nm——50nm生产线
主流光刻技术:
正胶（positive photoresist, DNQ）
曝光部分变成可溶性的 在显影工艺中比较容易去除 所形成的图形与掩膜一致
正胶组成成分：
a) 基底：树脂 是一种低分子量的酚醛树脂 (novolac, a polymer) 本身溶于显影液，溶解速率为15 nm/s； b) 光敏材料（PAC－photoactive compounds) 二氮醌 (diazoquinone, DQ) ，不溶于显影液，光照后，DQ结 构发生重新排列，成为溶于显影液（TMAH四甲基氢氧化 铵——典型显影液）的烃基酸； c) 溶剂：醋酸丁脂、二甲苯、乙酸溶纤剂的混合物，用于调 节光刻胶的粘度。
光刻工艺技术
光刻工艺技术
光刻技术，又称光刻工艺技术，是一种利用高能密度的光束去刻蚀、脱落特定的表面材料从而制造出各种微小图形的技术。
典型的光刻技术包括电子束刻蚀法、激光刻蚀法等。
光刻技术主要用于半导体、集成电路制造中，是一种常用的精密加工技术。
光刻技术的工作原理是，利用高能量的光束照射表面材料，使表面材料发生化学变化，分解成低分子量的物质，再根据所需要的图形进行刻蚀，从而制造出各种微小图形。
在半导体制造中，光刻工艺技术主要用于制造晶圆的微细图形，如晶圆上的接线和装配片上的引线等。
这种技术也可以用于制造微型元件，如晶体管、集成电路等。
由于光刻时间短，速度快，因此对于大规模产品的加工尤其有效。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
５、掺杂杂质的原子如硼、砷等 可以用注入技术来掺杂入硅原子 中去，然后用热退火的方法使注 入离子“活化”。感光胶层能阻 挡杂质离子的注入，离子注入后 的胶层可以用移胶的办法把它去 掉，当要在硅片的其它区域掺杂 别的杂质时，可以重复使用离子 注入工艺。在随后的几道工艺中， 还会多次用图形制备工艺（光刻 工艺），但感光胶层这时可用作 腐蚀掩膜用。
intended structure)
第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.2 基本光刻工艺流程
八步基本的光刻工艺
气相成底膜处理
曝光后烘焙
旋转涂胶
显影
软烘（前烘）
坚膜显影
对准和曝光
显影检查
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第8章 光刻工艺概述
HMDS
Resist
1) Vapor prime
2) Spin coat
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.2 基本光刻工艺流程
工艺步骤
目的
对准和曝光
在掩膜版和图形在晶圆上 的精确对准和光刻胶的曝 光。负胶是聚合物
晶圆
掩膜 / 图形
光刻胶 氧化层
显影
去除非聚合的光刻胶
晶圆
光刻胶 氧化层
图形转移通过两步完成。首先，图形被转移到光刻胶层。光刻胶经过曝光 后自身性质和结构发生变化（由原来的可溶性物质变为非可溶性物质，或 者相反）。再通过化学溶剂（显影剂）把可以溶解的部分去掉，在光刻层 下就会留下一个孔，而这个孔就是和掩膜版不透光的部分相对应
反的方式编码的，如果
按照同样的步骤，就会
在晶圆表面留下凸起的
图形（？）。
暗场
暗场掩膜版主要用来
制作反刻金属互联线。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
亮场掩模版和暗场掩模版
Clear Field Mask
Dark Field Mask
Simulation of metal interconnect lines (positive resist lithography)
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
9、对于图形矩阵的硅片进行适当 的切割、压焊，即成了封装好的 芯片。引出适合的电学外引线。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
8.1.2 光刻技术基本原理
光刻是现代IC制造业的基石，它能在硅 片衬底上印制出亚微米尺寸的图形。
2019年9月23日4时54分
Linewidth Space
Photoresist
Thickness
Substrate
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.2 基本光刻工艺流程
如果掩膜版的图形是
由不透光的区域决定的，
称其为亮场掩膜版；而
在一个暗场掩膜版中，
亮场
掩膜版上的图形是用相
Small sizes and low tolerances do not provide much room for error.
2019年9月23日4时54分
Top view of CMOS inverter
PMOSFET NMOSFET Cross section of CMOS inverter
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第8章 光刻工艺概述
1:1 Mask
2019年9月23日4时54分
4:1 Reticle
投影掩模版(Reticle):石英板，包含了在晶圆上重复生成 的图形。由一个晶体管或多个晶体管组成。
光掩模版（Mask），也是石英板，包含了对于整块硅 片某一工艺层上所有晶体管加工信息。
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第8章 光刻工艺概述
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第8章 光刻工艺概述
负性光刻
2019年9月23日4时54分
Chrome island on glass mask
Ultraviolet light
Shadow on photoresist
Photoresist Oxide
Silicon substrate
Areas exposed to light become crosslinked and resist the developer chemical.
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
高灵敏度的光刻胶
光刻胶的灵敏度通常是指光刻胶的感光速度。 在集成电路工艺中，为了提高产品产量，希望 曝光速度越快越好。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
低缺陷
一般集成电路的加工需要几十步甚至上百步工序，而在 其中光刻大概要占10~20次，每次光刻都要尽量避免缺 陷。 对大尺寸晶圆的加工
Simulation of contact holes
(positive resist lithography)
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.2 基本光刻工艺流程
刚才介绍了对光有负效应的光刻胶，称为负胶。同样 还有对光有正效应的光刻胶，称为正胶。用正胶和亮 场掩膜版在晶圆表面建立凸起图形的情况如图所示。 右图显示了用不同极 性的掩膜版和不同极 性的光刻胶相结合而 产生的结果。通常是 根据尺寸控制的要求 和缺陷保护的要求来 选择光刻胶和掩膜版 极性的。
Chrome Window
Quartz Island
Mask pattern required
Mask pattern required
when using negative
when using positive
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photoresist (opposite
photoresist (same as
of intended structure)
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UV Light
Mask
3) Soft bake
4) Alignment and Exposure
5) Post-exposure bake
6) Develop
7) Hard bake
8) Develop inspect
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
#2 栅掩膜
#1 阱掩膜
#4 金属 掩膜
#5 P AD 掩膜
#3 接触 掩膜
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第8章 光刻工艺概述
The masking layers determine the accuracy by which subsequent processes can be performed.
The photoresist mask pattern prepares individual layers for proper placement, orientation, and size of structures to be etched or implanted.
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第8章 光刻工艺概述
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8.1 光刻技术的发展
超大规模集成电路及SoC对光刻技术的要求
高分辨率
随着集成电路集成度的不断提高，加工的线条越
来越精细。在保证一定成品率前提下刻蚀出的最 细光刻线条称为特征尺寸，特征尺寸反映了光刻 水平的高低，同时也是集成电路生产线水平的重 要标志。
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
7、制备工艺的其它部分是将晶体 管的栅极、源极、漏极之间和对 其它元件、对外部的连线用金属 膜作连线将它们连起来。二氧化 硅层是一种介质层，也是一种绝 缘层，是用化学汽淀积(CVD)方法 形成的，在CVD方法中所含某种 材料的原子与淀积的受热硅片的 表面发生反应，形成某种材料的 固体薄膜。PVD又称溅射技术， 是气体离子受电场加速并轰击靶 材，使它的原子脱离靶材并溅落 和积累在硅片上。
大尺寸的晶圆对光刻技术要求更为苛刻。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
精密的套刻对准
因为最终的图形是用多个掩膜 版按照特定的顺序在晶圆表 面一层一层叠加建立起来的。 图形定位的要求就好像是一 幢建筑物每一层之间所要求 的正确对准。如果每一次的 定位不准，将会导致整个电 路失效。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
正性光刻和负性光刻的区别
• 负性光刻：产生和掩模版相反的图形
• 正性光刻：产生和掩模版相同的图形
Desired photoresist structure to be printed
on wafer
Island of photoresist Substrate
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
3、将硅片进行化学处理以便制备 可以控制晶体管电流的源区和漏 区。在硅片上涂上一层称为感光 胶的光敏性材料膜。
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第8章 光刻工艺概述
2019年9月23日4时54分
8.1 光刻技术的发展
4、对涂有感光胶的硅片， 用分步重复曝光机的设备， 通过掩膜板进行重复曝光。 它能将芯片图形分步重复 的曝光在整个硅片上。这 种重复曝光过程与复印负 性照片的过程相似。在显 影过程中曝过光的区域感 光胶留了下来，未曝过光 的胶层被清除掉了。