MEMS工艺(3光刻技术)优质PPT.ppt

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曝光后不可溶后不可溶光刻胶的性能指标

（1）分辨率：

分辨率是指用某种光刻胶光刻时所能得到的最小尺寸

（2）灵敏度：

光刻胶的感光灵敏度反映了光刻胶感光所必须的照射量（3）粘附性：

光刻胶与衬底之间粘附的牢固程度（4）抗腐蚀性：

光刻工艺要求光刻胶在坚膜后，能够较长时间（5）稳定性：

光刻工艺要求光刻胶在室温和避光情况下加入了增感剂也不发生暗反应，在烘干燥时，不发生热交联（6）针孔密度：

单位面积上的针孔数（7）留膜率：

指曝光显影后的非溶性胶膜厚度于曝光前胶膜厚度之比几种常见的光刻方法接触式光刻：

分辨率较高，容易造成掩膜版和光刻胶膜的损伤。

接近式曝光：

在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙（1025m），可以大大减小掩膜版的损伤，分辨率较低投影式曝光：

利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上三种光刻方式三种光刻方式光刻工艺介绍1.晶片清洗2.脱水和烘干3.甩胶4.前烘5.曝光6.显影7.坚膜8.腐蚀9.去胶光刻工艺过程作用：

保证硅片表面无灰尘、油脂、水，保证粘附性和光刻质量清洗不好，会造成脱胶、表面灰尘导致粘版、部分图形不感光等光刻缺陷。

（1）清洗和烘干表面不干燥，会造成脱胶如果硅片搁置较久或返工，应重新清洗烘干，烘干后立即甩胶。

氧化、蒸发后可立即甩胶，不必清洗。

清洗设备超临界干燥兆声清洗设备硅片甩干机光刻工艺过程设备：

甩胶台。

在硅片表面涂覆一层粘附性好，厚度适当，厚薄均匀的光刻胶。

一般采用旋转法，针对不同的光刻胶黏度和厚度要求，选择不同的转速。

可分辨线宽是胶膜厚度的58倍。

（2）甩胶膜厚对分辨率的影响膜厚对针孔密度的影响膜厚对胶膜于衬底粘附力的影响涂胶质量的影响因素：

光刻工艺过程前烘就是在一定温度下，使胶膜里的溶剂缓慢地挥发出来，使胶膜干燥，并增加其粘附性和耐磨性。

前烘的温度和时间随胶的种类和膜厚不同而有所差别。

方法：

80C下1015分钟。

（3）前烘烘胶热板烘箱烘烤、红外光照射、热板处理光刻工艺过程设备：

光刻机对准：

使掩膜的图形和硅片上的图形精确套合。

曝光：

对光刻胶进行选择性光化学反应，使光刻胶改变在显影液中的溶解性。

通常采用紫外接触曝光法光刻胶：

高灵敏度，高反差，均匀，产量大。

（4）对准和曝光光刻机（）投影光刻机（Ultra，）影响曝光质量的主要因素曝光时间氮气释放氧气的影响驻波的影响光线平行度的影响光刻工艺过程正胶去曝光部分，负胶去未曝光部分部分光刻胶需要超声显影显影时间根据光刻胶种类、膜厚、显影液种类、显影温度和操作方法确定。

显影后检查光刻质量，不合格的返工。

（5）显影（Development）显影台甩干机刷版机显影台烘箱光刻工艺过程除去显影时胶膜吸收的显影液和水分，改善粘附性，增强胶膜抗腐蚀能力。

坚膜的温度和时间要适当坚膜时间短，抗蚀性差，容易掉胶；

坚膜时间过长，掩膜难以去除，或开裂。

腐蚀时间长的可以采取中途多次坚膜（6）坚膜光刻工艺过程用适当的腐蚀剂对显影后暴露的表面进行腐蚀，获得光刻图形干法腐蚀和湿法腐蚀SiO2：

HF，BHFAl：

磷酸（7090C，加乙醇或超声去气泡）；

高锰酸钾（4050C），多晶硅：

CF4PLASMA，加入26%O2Si3N4：

CF4，加入C2H4乙烯或H2（7）腐蚀图形转换：

刻蚀技术图形转换：

刻蚀技术湿法腐蚀：

湿法化学刻蚀在半导体工艺中有着广泛应用：

磨片、抛光、清洗、腐蚀优点是选择性好、重复性好、生产效率高、设备简单、成本低缺点是钻蚀严重、对图形的控制性较差干法刻蚀干法刻蚀溅射与离子束射与离子束铣蚀：

通：

通过高能惰性气体离子的物理高能惰性气体离子的物理轰击作用刻作用刻蚀，各向异性性好，但，各向异性性好，但选择性性较差差等离子刻等离子刻蚀（PlasmaEtching）：

利用放：

利用放电产生的游生的游离基与材料离基与材料发生化学反生化学反应，形成，形成挥发物，物，实现刻刻蚀。

选择性好、性好、对衬底底损伤较小，但各向异性小，但各向异性较差差反反应离子刻离子刻蚀（ReactiveIonEtching，简称称为RIE）：

通过活性离子活性离子对衬底的物理底的物理轰击和化学反和化学反应双重双重作用刻作用刻蚀。

具有。

具有溅射刻射刻蚀和等离子刻和等离子刻蚀两者的两者的优点，点，同同时兼有各向异性和兼有各向异性和选择性好的性好的优点。

目前，点。

目前，RIE已成已成为VLSI工工艺中中应用最广泛的主流刻用最广泛的主流刻蚀技技术光刻工艺过程溶剂去胶：

含氯的烃化物做去胶剂。

氧化去胶：

强氧化剂，如浓硫酸，双氧水和氨水混合液等离子体去胶剥离工艺（8）去胶光源光刻胶对波长范围从300到500nm的光敏感最常用的光源是汞气灯。

这种光源提供波长范围为310到440nm的光在需高分辨率的场合使用X射线剥离工艺（Lift-Off）在光刻工艺中，有一种代替刻蚀方法的工艺，我们称之为剥离工艺（Lift-Off）。

在剥离工艺中，首先形成光刻图形，然后沉积薄膜，最后用化学试剂去除光刻胶，此时连同不需要的薄膜一同除去，这个过程正好与刻蚀过程相反。

光刻需注意的问题1、掩模版的正负2、光刻胶的正负3、Lift-Off工艺4、Image-Reversal工艺5、Image-Reversal工艺氨气烘烤光刻工艺的发展电子束光刻离子束光刻X射线光刻微立体光刻成型技术电子束光刻电子束光刻与传统意义的光刻（区域曝光）不同，是用束线刻蚀进行图形的加工。

在电子束光刻机中，电子束被电磁场聚集成微细束照到电子抗蚀剂（感光胶）上，由于电子束可以方便地由电磁场进行偏转扫描，复杂的图形可以直接写到感光胶上而无需使用掩模版。

电子束光刻与其他光刻技术相比，电子束光捌的优点非常明显：

首先，电子束光刻分辨率高，可达0.1um，如直接进行刻蚀可达到几个纳米。

其次，电子束光刻不需要掩模版，非常灵活，很适合小批量、特殊器件的生产。

目前，电子束光刻主要用于制作光学光刻的掩模。

其发展方向是尽可能提高曝光速度，以适应大批生产离子束光刻离子束光刻分为聚焦离子束曝光（FIB）、掩模离子束光刻（MIB）和离子束溅射光刻（BfP）。

离于束光刻利用离子源进行曝光。

其原理是通过加热使附在一根金、钨或钽的针尖端的镓或金硅合金熔化，在外加电场作用下使液态金属表面产生场致离子发射。

其发射面积极小，可以较容易地利用离子光学系统将发射离子聚焦成微细离子束，进行高分辨率离子束曝光。

X射线光刻x射线光刻由于具有很高分辨率的图形复印能力，焦深大和工艺宽容度大等优点。

有很多种x射线光源可作为光刻光源，但最有效的是同步辐射加速器所产生的同步辐射x光。

同步辐射x光源有极高的平行性和辐射强度并具有连续的光谱，使光刻的几何偏差极小、曝光效率较高并可在选定的波谱范围内进行加工。

使得同步辐射x光刻能制作具有复杂构造的三维立体结构和器件。

X射线光刻优点速度快高分辨率.5m解决深度问题高深宽比缺点需要较高的X射线源需要高分辨率的光刻胶X射线的掩模版制造困难扫描技术Thebeamscansoverthesubstratelinebyline.Accordingtothecurrentpixelistobeexposedornot,thebeamisonoroff.Thesubstrateismovedperpendiculartothescanlinesbyalaser-controlledtable.ThebeamisdeflectedsoastodrawoutthefeaturesinthatareaofthechipThechipiscompletedeitherbyastep-and-repeatmethod,orbycontinuallymovingthesubstrateThealignmentoffeaturesinadjacentscanningareaisimportant.几种曝光方式的比较微立体光刻成型技术目前，用于微尺寸加工的几种主要技术，包括基于Ic工艺的平面硅工艺和立体硅工艺、LIGA工艺和基于深层近紫外光刻技术的准LIGA工艺都有一个共同的缺陷不能加工出任意形状的立体构件。

这给微机电系统的设计和功能实现带来了很大的障碍。

为实观微机构的真三维立体加工，日本人开发厂一种新的微加工工艺微立体光刻成型技术（MicroStereoLithography，简称MSL）。

微立体光刻成型技术MSl工艺是从宏观尺寸的立体光刻工艺发展而来。

光刻对象是液态紫外聚合物，它在紫外光的照射下将产生固化现象。

为得到紫外光聚合物的三维结构，需要先加工出二维片状结构，称之为片状单元。

微立体光刻成型技术层层加工，叠加二维片状单元就得到最终的三维紫外光聚合物微结构。

用这种结构作模子进行电铸就可获得三维金属微结构。

微立体光刻成型技术紫外光通过光闸，透镜以及与ZX作台固连的透明玻璃板聚焦到液态紫外聚合物上形成片状单元，随z工作台的移动可固化一层又一层的片状单元，直到形成最终聚合物三维结构。

整个加工过程都是由计算机控制的。

三、制版1集成电路生产中光刻制版的质量要求在集成电路（包括微机械）生产过程中，要进行多次光刻。

制版工艺就是为光刻提供所需要的多块光刻掩膜版。

光刻后图形的成品率对产品的成品宰有很大影响，对光刻掩膜版除要求图形缺陷要少以外，还要求图形准确，无畸变，各层掩膜版之间能互相套准。

目前，一般集成电路的套刻精度为1-2um，对要求较高的器件，套刻精度应达到0.25um。

2、制版的工艺过程制版工艺与照相制版非常相似光刻掩膜制造主要过程版图设计掩膜原版制造主掩膜制造工作掩膜制造两条工艺路线放大-精缩制版直接制版1）、版图总图绘制在版图设汁完成后，一般将其放大1001000倍（通常为500倍），在坐标纸上画出版图总图。

2）、刻分层图生产过程中需要几次光刻版，总图上就含有几个层次的图形。

为了分层制出各次光刻版，首先分别在表面贴有红色膜的透明聚脂塑料胶片（称为红膜）的红色薄膜层上刻出各个层次的图形，揭掉不要的部分，形成红膜表示的各层次图形，这一步又称为刻红膜。

3）、初缩对红膜图形进行第一次缩小，得到大小为最后图形十倍的各层初缩版。

其过程与照相完全样。

4）、精缩与分布重复一个大圆片硅片上包含有成百上于的管芯，所用的光刻版上当然就应重复排列有成百卜干个相同图形。

因此，本部任务有两个：

首先将初缩版的图形进一步缩小为最后的实际大小，并同时进行分布重复，得到可用于光刻的正式掩膜版。

直接由精缩和分步重复得到的叫做母版。

5）、复印在集成电路生产的光刻过程中，掩膜版会受磨损产生伤痕。

使用一定次数后就要换用新掩膜版。

因此，同一掩膜工作版都