在集成電路的制造過(guò)程中，有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)——光刻，正因?yàn)橛辛怂?，我們才能在微小的芯片上?shí)現(xiàn)功能。

根據(jù)維基百科的定義，光刻是半導(dǎo)體器件制造工藝中的一個(gè)重要步驟，該步驟利用曝光和顯影在光刻膠層上刻畫(huà)幾何圖形結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)刻蝕工藝將光掩模上的圖形轉(zhuǎn)移到所在襯底上。這里所說(shuō)的襯底不僅包含硅晶圓，還可以是其他金屬層、介質(zhì)層，例如玻璃、SOS中的藍(lán)寶石。

光刻技術(shù)的基本原理

光刻的基本原理是利用光致抗蝕劑（或稱(chēng)光刻膠）感光后因光化學(xué)反應(yīng)而形成耐蝕性的特點(diǎn)，將掩模板上的圖形刻制到被加工表面上。

光刻半導(dǎo)體芯片二氧化硅的主要步驟是：

1、涂布光致抗蝕劑；

2、套準(zhǔn)掩模板并曝光；

3、用顯影液溶解未感光的光致抗蝕劑層；

4、用腐蝕液溶解掉無(wú)光致抗蝕劑保護(hù)的二氧化硅層；

5、去除已感光的光致抗蝕劑層。

光刻技術(shù)的不斷發(fā)展從三個(gè)方面為集成電路技術(shù)的進(jìn)步提供了保證：

其一是大面積均勻曝光，在同一塊硅片上同時(shí)做出大量器件和芯片，保證了批量化的生產(chǎn)水平；

其二是圖形線寬不斷縮小，使用權(quán)集成度不斷提高，生產(chǎn)成本持續(xù)下降；

其三，由于線寬的縮小，器件的運(yùn)行速度越來(lái)越快，使用權(quán)集成電路的性能不斷提高。隨著集成度的提高，光刻技術(shù)所面臨的困難也越來(lái)越多。

光刻技術(shù)的種類(lèi)

光學(xué)光刻

光學(xué)光刻是通過(guò)廣德照射用投影方法將掩模上的大規(guī)模集成電路器件的結(jié)構(gòu)圖形畫(huà)在涂有光刻膠的硅片上，通過(guò)光的照射，光刻膠的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而生成電路圖。限制成品所能獲得的最小尺寸與光刻系統(tǒng)能獲得的分辨率直接相關(guān)，而減小照射光源的波長(zhǎng)是提高分辨率的最有效途徑。因?yàn)檫@個(gè)原因，開(kāi)發(fā)新型短波長(zhǎng)光源光刻機(jī)一直是各個(gè)國(guó)家的研究熱點(diǎn)。目前，商業(yè)化光刻機(jī)的光源波長(zhǎng)已經(jīng)從過(guò)去的汞燈紫外光波段進(jìn)入到深紫外波段（DUV），如用于0.25微米技術(shù)的分子激光（波長(zhǎng)為248納米）和用于0.18微米技術(shù)的準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)為193納米)。

除此之外，根據(jù)光的干涉特性，利用各種波前技術(shù)優(yōu)化工藝參數(shù)也是提高分辨率的重要手段。這些技術(shù)是運(yùn)用電磁理論結(jié)合光刻實(shí)際對(duì)曝光成像進(jìn)行深入的分析所取得的突破。其中有移相掩膜、離軸照明技術(shù)、鄰近效應(yīng)校正等。運(yùn)用這些技術(shù)，可在目前的技術(shù)水平上獲得更高分辨率的光刻圖形。如1999年初Canon公司推出的FPA-1000ASI掃描步進(jìn)機(jī)，該機(jī)的光源為193納米，通過(guò)采用波前技術(shù)，可在300毫米硅片上實(shí)現(xiàn)0.13微米光刻線寬。

光刻技術(shù)是包含光刻機(jī)、掩模、光刻材料等一系列技術(shù)，涉及光、機(jī)、電、物理、化學(xué)、材料等多個(gè)研究方向。目前科學(xué)家正在探索更短波長(zhǎng)的F2激光（波長(zhǎng)為157納米）光刻技術(shù)。由于大量的光吸收，獲得用于光刻系統(tǒng)的新型光學(xué)及掩模襯底材料是該波段技術(shù)的主要困難。光科技束是很多學(xué)科的綜合，任何一門(mén)學(xué)科的突破就能對(duì)光刻技術(shù)的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

電子束光刻

電子束光刻技術(shù)是微型技術(shù)加工發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù),他在納米制造領(lǐng)域中起著不可替代的作用。電子束光刻主要是刻畫(huà)微小的電路圖，電路通常是以納米微單位的。

隨著中國(guó)納米技術(shù)和納米電子學(xué)的蓬勃發(fā)展,納米加工技術(shù)的研究越來(lái)越重要,而電子束光刻技術(shù)將是納米結(jié)構(gòu)圖形加工中非常重要的手段。電子束光刻技術(shù)要應(yīng)用于納米尺度微小結(jié)構(gòu)的加工和集成電路的光刻,必須解決幾個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題:電子束高精度掃描成像曝光效率低;電子在抗蝕劑和基片中的散射和背散射現(xiàn)象造成的鄰近效應(yīng);在實(shí)現(xiàn)納米尺度加工中電子抗蝕劑和電子束曝光及顯影、刻蝕等工藝技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)踐證明,電子束鄰近效應(yīng)校正技術(shù)、電子束曝光與光學(xué)曝光系統(tǒng)的匹配和混合光刻技術(shù)及抗蝕劑曝光工藝優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用,是一種提高電子束光刻系統(tǒng)實(shí)際光刻分辨能力非常有效的辦法。電子束光刻最主要的就是金屬化剝離，第一步是在光刻膠表面掃描到自己需要的圖形。第二部是將曝光的圖形進(jìn)行顯影，去除未曝光的部分，第三部在形成的圖形上沉淀金屬，第四部將光刻膠去除，在金屬剝離的過(guò)程中，關(guān)鍵在于光刻工藝的膠型控制。最好使用厚膠，這樣有利于膠劑的滲透，形成清晰的形貌。

聚焦粒子束光刻

聚焦離子束(Focused Ion beam, FIB)的系統(tǒng)是利用電透鏡將離子束聚焦成非常小尺寸的顯微切割儀器，她的原理與電子束光刻相近，不過(guò)是有電子變成離子。目前商業(yè)用途系統(tǒng)的離子束為液態(tài)金屬離子源，金屬材質(zhì)為鎵，因?yàn)殒壴鼐哂腥埸c(diǎn)低、低蒸氣壓、及良好的抗氧化力；典型的離子束顯微鏡包括液相金屬離子源、電透鏡、掃描電極、二次粒子偵測(cè)器、5-6軸向移動(dòng)的試片基座、真空系統(tǒng)、抗振動(dòng)和磁場(chǎng)的裝置、電子控制面板、和計(jì)算機(jī)等硬設(shè)備，外加電場(chǎng)于液相金屬離子源 可使液態(tài)鎵形成細(xì)小尖端，再加上負(fù)電場(chǎng)(Extractor)牽引尖端的鎵，而導(dǎo)出鎵離子束，在一般工作電壓下，尖端電流密度約為1埃10-8 Amp/cm2，以電透鏡聚焦，經(jīng)過(guò)一連串變化孔徑(Automatic Variable Aperture, AVA)可決定離子束的大小，再經(jīng)過(guò)二次聚焦至試片表面，利用物理碰撞來(lái)達(dá)到切割之目的。

在成像方面，聚焦離子束顯微鏡和掃描電子顯微鏡的原理比較相近，其中離子束顯微鏡的試片表面受鎵離子掃描撞擊而激發(fā)出的二次電子和二次離子是影像的來(lái)源，影像的分辨率決定于離子束的大小、帶電離子的加速電壓、二次離子訊號(hào)的強(qiáng)度、試片接地的狀況、與儀器抗振動(dòng)和磁場(chǎng)的狀況，目前商用機(jī)型的影像分辨率最高已達(dá) 4nm，雖然其分辨率不及掃描式電子顯微鏡和穿透式電子顯微鏡，但是對(duì)于定點(diǎn)結(jié)構(gòu)的分析，它沒(méi)有試片制備的問(wèn)題，在工作時(shí)間上較為經(jīng)濟(jì)。

聚焦離子束投影曝光除了前面已經(jīng)提到的曝光靈敏度極高和沒(méi)有鄰近效應(yīng)之外還包括焦深大于曝光深度可以控制。離子源發(fā)射的離子束具有非常好的平行性，離子束投影透鏡的數(shù)值孔徑只有0.001，其焦深可達(dá)100μm，也就是說(shuō)，硅片表面任何起伏在100μm之內(nèi)，離子束的分辨力基本不變。而光學(xué)曝光的焦深只有1～2μm為。她的主要作用就是在電路上進(jìn)行修補(bǔ)，和生產(chǎn)線制成異常分析或者進(jìn)行光阻切割。

移相掩模

光刻分辨率取決于照明系統(tǒng)的部分相干性、掩模圖形空間頻率和襯比及成象系統(tǒng)的數(shù)值孔徑等。相移掩模技術(shù)的應(yīng)用有可能用傳統(tǒng)的光刻技術(shù)和i線光刻機(jī)在最佳照明下刻劃出尺寸為傳統(tǒng)方法之半的圖形，而且具有更大的焦深和曝光量范圍。例如使用PSM，在NA=0.5，λ=248nm，分辨率可達(dá)0.15um；NA=0.6，λ=365nm，實(shí)際分辨率可達(dá)0.2um。相移掩模方法有可能克服線/間隔圖形傳統(tǒng)光刻方法的局限性。

隨著移相掩模技術(shù)的發(fā)展,涌現(xiàn)出眾多的種類(lèi),大體上可分為交替式移相掩膜技術(shù)、衰減式移相掩模技術(shù)；邊緣增強(qiáng)型相移掩模,包括亞分辨率相移掩模和自對(duì)準(zhǔn)相移掩模；無(wú)鉻全透明移相掩模及復(fù)合移相方式(交替移相+全透明移相+衰減移相+二元鉻掩模)幾類(lèi)。尤其以交替型和全透明移相掩模對(duì)分辨率改善最顯著,為實(shí)現(xiàn)亞波長(zhǎng)光刻創(chuàng)造了有利條件。全透明移相掩模的特點(diǎn)是利用大于某寬度的透明移相器圖形邊緣光相位突然發(fā)生180度變化,在移相器邊緣兩側(cè)衍射場(chǎng)的干涉效應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)形如“刀刃”光強(qiáng)分布,并在移相器所有邊界線上形成光強(qiáng)為零的暗區(qū),具有微細(xì)線條一分為二的分裂效果,使成像分辨率提高近1倍。

光學(xué)曝光技術(shù)的潛力, 無(wú)論從理論還是實(shí)踐上看都令人驚嘆,不能不刮目相看。其中利用控制光學(xué)曝光過(guò)程中的光位相參數(shù),產(chǎn)生光的干涉效應(yīng),部分抵消了限制光學(xué)系統(tǒng)分辨率的衍射效應(yīng)的波前面工程為代表的分辨率增強(qiáng)技術(shù)起到重要作用,包括:移相掩模技術(shù)、光學(xué)鄰近效應(yīng)校正技術(shù)、離軸照明技術(shù)、光瞳空間濾波技術(shù)、駐波效應(yīng)校正技術(shù)、離焦迭加增強(qiáng)曝光技術(shù)、表面成像技術(shù)及多級(jí)膠結(jié)構(gòu)工藝技術(shù)。在實(shí)用化方面取得最引人注目進(jìn)展的要數(shù)移相掩模技術(shù)、光學(xué)鄰近效應(yīng)校正技術(shù)和離軸照明技術(shù),尤其浸沒(méi)透鏡曝光技術(shù)上的突破和兩次曝光技術(shù)的應(yīng)用,為分辨率增強(qiáng)技術(shù)的應(yīng)用更創(chuàng)造了有利條件。

X射線光刻

軟Ｘ射線投影光刻作為特征線寬小于０．１μｍ的集成電路制造技術(shù)，倍受日美兩個(gè)集成電路制造設(shè)備生產(chǎn)大國(guó)重視。隨著用于軟Ｘ射線投影光刻的無(wú)污染激光等離子體光源、高分辨率大視場(chǎng)投影光學(xué)系統(tǒng)、無(wú)應(yīng)力光學(xué)裝調(diào)工藝、深亞納米級(jí)鏡面加工和多層膜制備、低缺陷反射式掩膜、表面成像光刻膠、精密掃描機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)均取得了突破。

光刻技術(shù)的詳細(xì)工序

一、清洗硅片（Wafer Clean）

清洗硅片的目的是去除污染物去除顆粒、減少針孔和其它缺陷，提高光刻膠黏附性

基本步驟：化學(xué)清洗——漂洗——烘干。

硅片經(jīng)過(guò)不同工序加工后，其表面已受到嚴(yán)重沾污，一般講硅片表面沾污大致可分在三類(lèi)：

1、有機(jī)雜質(zhì)沾污：可通過(guò)有機(jī)試劑的溶解作用，結(jié)合超聲波清洗技術(shù)來(lái)去除。

2、顆粒沾污：運(yùn)用物理的方法可采機(jī)械擦洗或超聲波清洗技術(shù)來(lái)去除粒徑≥ 0.4 μm顆粒，利用兆聲波可去除≥ 0.2 μm顆粒。

3、金屬離子沾污：必須采用化學(xué)的方法才能清洗其沾污，硅片表面金屬雜質(zhì)沾污有兩大類(lèi)：

a.一類(lèi)是沾污離子或原子通過(guò)吸附分散附著在硅片表面。

b.另一類(lèi)是帶正電的金屬離子得到電子后面附著（尤如“電鍍”）到硅片表面。

硅拋光片的化學(xué)清洗目的就在于要去除這種沾污。

二、預(yù)烘和底膠涂覆（Pre-bake and Primer Vapor）

由于光刻膠中含有溶劑，所以對(duì)于涂好光刻膠的硅片需要在80度左右的。硅片脫水烘焙能去除圓片表面的潮氣、增強(qiáng)光刻膠與表面的黏附性、通常大約100 °C。這是與底膠涂覆合并進(jìn)行的。

底膠涂覆增強(qiáng)光刻膠(PR)和圓片表面的黏附性。廣泛使用: (HMDS)六甲基二硅胺、在PR旋轉(zhuǎn)涂覆前HMDS蒸氣涂覆、PR涂覆前用冷卻板冷卻圓片。

三、光刻膠涂覆（Photoresist Coating）

光刻膠涂覆通常的步驟是在涂光刻膠之前，先在900-1100度濕氧化。氧化層可以作為濕法刻蝕或B注入的膜版。作為光刻工藝自身的第一步，一薄層的對(duì)紫外光敏感的有機(jī)高分子化合物，即通常所說(shuō)的光刻膠，要涂在樣品表面(SiO2)。首先光刻膠被從容器中取出滴布到置于涂膠機(jī)中的樣品表面，(由真空負(fù)壓將樣品固定在樣品臺(tái)上)，樣品然后高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由膠粘度和希望膠厚度確定。在這樣的高速下，膠在離心力的作用下向邊緣流動(dòng)。

涂膠工序是圖形轉(zhuǎn)換工藝中最初的也是重要的步驟。涂膠的質(zhì)量直接影響到所加工器件的缺陷密度。為了保證線寬的重復(fù)性和接下去的顯影時(shí)間，同一個(gè)樣品的膠厚均勻性和不同樣品間的膠厚一致性不應(yīng)超過(guò)±5nm(對(duì)于1.5um膠厚為±0.3%)。

光刻膠的目標(biāo)厚度的確定主要考慮膠自身的化學(xué)特性以及所要復(fù)制圖形中線條的及間隙的微細(xì)程度。太厚膠會(huì)導(dǎo)致邊緣覆蓋或連通、小丘或田亙狀膠貌、使成品率下降。在MEMS中、膠厚(烤后)在0.5-2um之間，而對(duì)于特殊微結(jié)構(gòu)制造，膠厚度有時(shí)希望1cm量級(jí)。在后者，旋轉(zhuǎn)涂膠將被鑄膠或等離子體膠聚合等方法取代。常規(guī)光刻膠涂布工序的優(yōu)化需要考慮滴膠速度、滴膠量、轉(zhuǎn)速、環(huán)境溫度和濕度等，這些因素的穩(wěn)定性很重要。

四、前烘（Soft Bake）

完成光刻膠的涂抹之后，需要進(jìn)行軟烘干操作，這一步驟也被稱(chēng)為前烘。前烘能夠蒸發(fā)光刻膠中的溶劑溶劑、能使涂覆的光刻膠更薄。

在液態(tài)的光刻膠中，溶劑成分占65％－85％。雖然在甩膠之后，液態(tài)的光刻膠已經(jīng)成為固態(tài)的薄膜，但仍有10％－30％的溶劑，容易沾污灰塵。通過(guò)在較高溫度下進(jìn)行烘培，可以使溶劑從光刻膠中揮發(fā)出來(lái)（前烘后溶劑含量降至5％左右），從而降低了灰塵的沾污。同時(shí)，這一步驟還可以減輕因高速旋轉(zhuǎn)形成的薄膜應(yīng)力，從而提高光刻膠 襯底上的附著性。

在前烘過(guò)程中，由于溶劑揮發(fā)，光刻膠厚度也會(huì)減薄，一般減薄的幅度為10％－20％左右。

五、對(duì)準(zhǔn)（Alignment）

光刻對(duì)準(zhǔn)技術(shù)是曝光前一個(gè)重要步驟作為光刻的三大核心技術(shù)之一，一般要求對(duì)準(zhǔn)精度為最細(xì)線寬尺寸的1/7---1/10。隨著光刻分辨力的提高 ，對(duì)準(zhǔn)精度要求也越來(lái)越高 ，例如針對(duì)45am線寬尺寸 ，對(duì)準(zhǔn)精度要求在5am左右。

受光刻分辨力提高的推動(dòng)，對(duì)準(zhǔn)技術(shù)也經(jīng)歷迅速而多樣的發(fā)展。從對(duì)準(zhǔn)原理上及標(biāo)記結(jié)構(gòu)分類(lèi)，對(duì)準(zhǔn)技術(shù)從早期的投影光刻中的幾何成像對(duì)準(zhǔn)方式，包括視頻圖像對(duì)準(zhǔn)、雙目顯微鏡對(duì)準(zhǔn)等，一直到后來(lái)的波帶片對(duì)準(zhǔn)方式、干涉強(qiáng)度對(duì)準(zhǔn)、激光外差干涉以及莫爾條紋對(duì)準(zhǔn)方式。從對(duì)準(zhǔn)信號(hào)上分，主要包括標(biāo)記的顯微圖像對(duì)準(zhǔn)、基于光強(qiáng)信息的對(duì)準(zhǔn)和基于相位信息對(duì)準(zhǔn)。

對(duì)準(zhǔn)法則是第一次光刻只是把掩膜版上的Y軸與晶園上的平邊成90，如圖所示。接下來(lái)的掩膜版都用對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與上一層帶有圖形的掩膜對(duì)準(zhǔn)。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記是一個(gè)特殊的圖形（見(jiàn)圖），分布在每個(gè)芯片圖形的邊緣。經(jīng)過(guò)光刻工藝對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記就永遠(yuǎn)留在芯片表面，同時(shí)作為下一次對(duì)準(zhǔn)使用。

對(duì)準(zhǔn)方法包括：

a、預(yù)對(duì)準(zhǔn)，通過(guò)硅片上的notch或者flat進(jìn)行激光自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)

b、通過(guò)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)志，位于切割槽上。另外層間對(duì)準(zhǔn)，即套刻精度,保證圖形與硅片上已經(jīng)存在的圖形之間的對(duì)準(zhǔn)。

六、曝光（Exposure）

在這一步中，將使用特定波長(zhǎng)的光對(duì)覆蓋襯底的光刻膠進(jìn)行選擇性地照射。光刻膠中的感光劑會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，從而使正光刻膠被照射區(qū)域（感光區(qū)域）、負(fù)光刻膠未被照射的區(qū)域（非感光區(qū)）化學(xué)成分發(fā)生變化。這些化學(xué)成分發(fā)生變化的區(qū)域，在下一步的能夠溶解于特定的顯影液中。

在接受光照后，正性光刻膠中的感光劑DQ會(huì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，變?yōu)橐蚁┩?，并進(jìn)一步水解為茚并羧酸（Indene-Carboxylic-Acid, CA），羧酸在堿性溶劑中的溶解度比未感光部分的光刻膠高出約100倍，產(chǎn)生的羧酸同時(shí)還會(huì)促進(jìn)酚醛樹(shù)脂的溶解。利用感光與未感光光刻膠對(duì)堿性溶劑的不同溶解度，就可以進(jìn)行掩膜圖形的轉(zhuǎn)移。

曝光方法：

a、接觸式曝光（Contact Printing）掩膜板直接與光刻膠層接觸。

b、接近式曝光（Proximity Printing）掩膜板與光刻膠層的略微分開(kāi)，大約為10～50μm。

c、投影式曝光（Projection Printing）。在掩膜板與光刻膠之間使用透鏡聚集光實(shí)現(xiàn)曝光。

d、步進(jìn)式曝光(Stepper)

七、顯影(development)

通過(guò)在曝光過(guò)程結(jié)束后加入顯影液，正光刻膠的感光區(qū)、負(fù)光刻膠的非感光區(qū)，會(huì)溶解于顯影液中。這一步完成后，光刻膠層中的圖形就可以顯現(xiàn)出來(lái)。為了提高分辨率，幾乎每一種光刻膠都有專(zhuān)門(mén)的顯影液，以保證高質(zhì)量的顯影效果。

顯影工序使將在曝光過(guò)程中形成的隱性圖形成為光刻膠在與不在的顯性圖形，以作為下一步加工的膜版。顯影中進(jìn)行的是選擇性溶解的過(guò)程，最重要的是曝光區(qū)和未曝光區(qū)之間溶解率的比值(DR)。商用正膠有大于1000的DR比，在曝光區(qū)溶解速率為3000nm/min，在未曝光區(qū)只有幾nm/min。

現(xiàn)在有二種顯影方法，一是濕顯影，他IC和微加工中正廣泛使用，另一種是干顯影。

八、堅(jiān)膜（Hard Bake）

刻膠顯影完成后，圖形就基本確定，不過(guò)還需要使光刻膠的性質(zhì)更為穩(wěn)定。硬烘干可以達(dá)到這個(gè)目的，這一步驟也被稱(chēng)為堅(jiān)膜。在這過(guò)程中，利用高溫處理，可以除去光刻膠中剩余的溶劑、增強(qiáng)光刻膠對(duì)硅片表面的附著力，同時(shí)提高光刻膠在隨后刻蝕和離子注入過(guò)程中的抗蝕性能力。另外，高溫下光刻膠將軟化，形成類(lèi)似玻璃體在高溫下的熔融狀態(tài)。這會(huì)使光刻膠表面在表面張力作用下圓滑化，并使光刻膠層中的缺陷（如針孔）減少，這樣修正光刻膠圖形的邊緣輪廓。

用O2等離子體對(duì)樣品整體處理，以清除顯影后可能的非望殘留叫de-scumming。特別是負(fù)膠但也包括正膠，在顯影后會(huì)在原來(lái)膠-基板界面處殘留聚合物薄層，這個(gè)問(wèn)題在結(jié)構(gòu)小于1um或大深-寬比的結(jié)構(gòu)中更為嚴(yán)重。當(dāng)然在De-scumming過(guò)程中留膠厚度也會(huì)降低，但是影響不會(huì)太大。

最后，在刻蝕或鍍膜之前需要硬烤以去除殘留的顯影液和水，并退火以改善由于顯影過(guò)程滲透和膨脹導(dǎo)致的界面接合狀況。同時(shí)提高膠的硬度和提高抗刻蝕性。硬烤溫度一般高達(dá)120度以上，時(shí)間也在20分左右。主要的限制是溫度過(guò)高會(huì)使圖形邊緣變差以及刻蝕后難以去除。

九、刻蝕或離子注入

刻蝕是半導(dǎo)體器件制造中利用化學(xué)途徑選擇性地移除沉積層特定部分的工藝。刻蝕對(duì)于器件的電學(xué)性能十分重要。如果刻蝕過(guò)程中出現(xiàn)失誤，將造成難以恢復(fù)的硅片報(bào)廢，因此必須進(jìn)行嚴(yán)格的工藝流程控制。半導(dǎo)體器件的每一層都會(huì)經(jīng)歷多個(gè)刻蝕步驟。

刻蝕一般分為電子束刻蝕和光刻，光刻對(duì)材料的平整度要求很高，因此，需要很高的清潔度。但是，對(duì)于電子束刻蝕，由于電子的波長(zhǎng)極短，因此分辨率與光刻相比要好的多。因?yàn)椴恍枰谀０?，因此?duì)平整度的要求不高，但是電子束刻蝕很慢，而且設(shè)備昂貴。

對(duì)于大多數(shù)刻蝕步驟，晶圓上層的部分位置都會(huì)通過(guò)“罩”予以保護(hù)，這種罩不能被刻蝕，這樣就能對(duì)層上的特定部分進(jìn)行選擇性地移除。在有的情況中，罩的材料為光阻性的，這和光刻中利用的原理類(lèi)似。而在其他情況中，刻蝕罩需要耐受某些化學(xué)物質(zhì)，氮化硅就可以用來(lái)制造這樣的“罩”。

離子注入是一種將特定離子在電場(chǎng)里加速，然后嵌入到另一固體材料之中的技術(shù)手段。使用這個(gè)技術(shù)可以改變固體材料的物理化學(xué)性質(zhì)，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件制造和某些材料科學(xué)研究。離子注入可以導(dǎo)致核轉(zhuǎn)變，或改變某些固體材料的晶體結(jié)構(gòu)。

十、光刻膠的去除

光刻膠的主要功能是在整個(gè)區(qū)域進(jìn)行化學(xué)或機(jī)械處理工藝時(shí)，保護(hù)光刻膠下的襯底部分。所以當(dāng)以上工藝結(jié)束之后，光刻膠應(yīng)全部去除，這一步驟簡(jiǎn)稱(chēng)去膠。只有那些高溫穩(wěn)定的光刻膠，例如光敏感聚酰亞胺，可以作為中間介質(zhì)或緩沖涂層而留在器件上。

為避免對(duì)被處理表面的任何損傷，應(yīng)當(dāng)使用低溫下溫和的化學(xué)方法。超聲波的應(yīng)用也可以增強(qiáng)剝離效能。因?yàn)橛懈g問(wèn)題、一些已知的剝離液不能作用與鋁等金屬表面；在此情況下、臭氧或氧等離子體(灰化)是首先采用的。這些等離子體同樣成功地作為非鋁表面的光刻交剝離劑，但是，器件表面的損壞仍是要解決的問(wèn)題。

刻蝕或離子注入之后，已經(jīng)不再需要光刻膠作保護(hù)層，可以將其除去。

去膠的方法分類(lèi)如下：

濕法去膠：a、有機(jī)溶劑去膠：利用有機(jī)溶劑除去光刻膠；b、無(wú)機(jī)溶劑：通過(guò)使用一些無(wú)機(jī)溶劑，將光刻膠這種有機(jī)物中的碳元素氧化為二氧化碳，進(jìn)而而將其除去

干法去膠：利用等離子體將光刻膠剝除。

除了這些主要的工藝以外，還經(jīng)常采用一些輔助過(guò)程，比如進(jìn)行大面積的均勻腐蝕來(lái)減小襯底的厚度，或者去除邊緣不均勻的過(guò)程等等。一般在生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片或者其它元件時(shí)，一個(gè)襯底需要多次重復(fù)光刻。

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原文標(biāo)題：芯片光刻技術(shù)解讀

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