芯片光刻工艺

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，粘附性越好，说明疏水性越强。 接触角 水 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

集成电路制造工艺 光刻工艺流程 作者：张少军

陕西国防工业职业技术学院 电子信息学院 电子****班 24 号 710300 摘要： 摘要：光刻(photoetching)是通过一系列生产步骤将晶圆表面薄膜的特定部分除去

的工艺，在此之后，晶圆表面会留下带有微图形结构的薄膜。被除去的部分可能形状是薄膜 内的孔或是残留的岛状部分。 关键词：光刻胶；曝光；烘焙；显影；前景

Abstract: photoetching lithography (is) through a series of steps will produce wafer surface film of certain parts of the process, remove after this, wafer surface will stay with the film structure. The part can be eliminated within the aperture shape is thin film or residual island. Keywords: the photoresist, Exposure; Bake; Enhancement; pr

今天去了博物馆，看见了许许多多的古代珍藏品，其中最令我着迷的则是竹刻馆的竹刻工艺品。

我们首先看的是一片片薄薄的竹片，仅薄两毫米，但上面的图案刻的是那么的细致，内容丰富、有趣。有笑眯眯的东方朔，坐在椅子上，扇子扇子；有美丽的嫦娥，舞动着纤细的身子，看了就让人怜爱；还有用竹根做的大瀑布，旁边的假山还被溅了好几朵水花总之，他刻的是那么的细致，那样漂亮，都让人看不出，这是用双手制作的，更让人不敢相信，这仅仅只是用两把小小的铁刀刻成的。

竹刻制作前必须得选好竹子合适的位置，那笑盈盈的东方朔是用竹竿做成的，而那大假山却是用作文大大的竹根做成的。这之中刻画的最漂亮，最细利的当然要数四大情绪弥勒头”了，它上下两面都没有东西，另外四面却有喜、怒、哀、乐的表情，张大嘴巴，舌头伸出来，好像要吃什么东西一样，眼睛眯成了一条缝，呈向上凸出的半弧形；怒就不同了，他的眼睛皱在一团，嘴巴抿着紧紧的；哀的表情则是一个向里凹的半弧形的眼睛，还流了几滴眼泪，嘴巴微微张开，似乎在向你倾诉什么；但乐的话嘛，看起来有一些傻，大嘴是一个半圆形，就好像会不停的笑过去。

如此细腻的东西，是怎样雕刻出来的？哦！那是靠着我国劳动人民那双勤劳的手，那是他们用双手创造出的智慧的结晶！

教学内容及教学过程】

7.1 概述

图7-1 半导体制造工艺流程

7.1.1 光刻的概念

光刻处于晶圆加工过程的中心，一般被认为是集成电路（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。

图7-2 光刻的基本原理图

7.1.2 光刻的目的

光刻实际是图形的转移，把掩膜版上的图形转移到晶圆的表面。

7.1.3 光刻的主要参数

在光刻工艺中，主要的参数有特征尺寸、分辨率、套准精度和工艺宽容度等。

1.特征尺寸

2.分辨率

图7-3 焦深的示意图

3.套准精度

4.

工艺宽容度

7.1.4 光刻的曝光光谱

曝光光源的能量要能激活光刻胶，并将图形从掩膜版中转移到晶圆表面。由于光刻胶材料与紫外光所对应的特定波长的光发生反应，因此目前紫外光一直是形成光刻图形常用的能

量源。

表7-1 常用的曝光光源以及光源波长与特征尺寸的关系

7.1

7.1.5 光刻的环境条件

在晶圆的批量生产中，光刻机对环境的要求非常苛刻，特别是现在的深亚微米尺寸的生产线。微小的环境变化就可能导致器件的各种缺陷。光刻设备有一个要求非常严格的密封室控制各种条件，例如温度、振动、颗粒沾污和大气压力等。

1.温度

2.振动

3.颗粒沾污

4.大气压力

7.1.6 掩膜版

掩膜版是晶圆生产过程中非常重要的一部分。比较常用的是掩

芯片制造-半导体工艺教程

芯片制造-半导体工艺教程 Microchip Fabrication

----A Practical Guide to Semicondutor Processing

目录:

第一章:半导体工业[1] [2] [3]

第二章:半导体材料和工艺化学品[1] [2] [3]

第三章:晶圆制备[1] [2] [3]

第四章:芯片制造概述[1] [2] [3]

第五章:污染控制[1] [2] [3] [4] [5] [6]

第六章:工艺良品率[1] [2]

第七章:氧化

第八章:基本光刻工艺流程-从表面准备到曝光

第九章:基本光刻工艺流程-从曝光到最终检验

第十章:高级光刻工艺

第十一章:掺杂

第十二章:淀积

第十三章:金属淀积

第十四章:工艺和器件评估

第十五章:晶圆加工中的商务因素

第十六章:半导体器件和集成电路的形成

第十七章:集成电路的类型

第十八章:封装

附录:术语表

[4] [5] 1

芯片制造-半导体工艺教程

#1 第一章 半导体工业--1

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Harbin Institute of Technology

精密和超精密加工技术论文

论文名称： 光刻技术及其应用 课程名称： 精密和超精密加工技术 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1208104 姓 名： 孙文熙 学 号： 1120810404

哈尔滨工业大学

光刻技术及其应用

摘要：集成电路制造中利用光学- 化学反应原理和化学、物理刻蚀方法，将电路图形传递到单晶表面或介质层上，形成有效图形窗口或功能图形的 工艺技术。随着半导体技术的发展，光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2～3个数量级（从毫米级到亚微米级），已从常规光学技术发展到应用电子束、 X射线、微离子束、激光等新技术；使用波长已从4000埃扩展到 0.1埃数量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。本文就光刻技术的概念和工艺过程进行介绍，并对其发展与应用进行展望。

关键字：光刻技术，工艺流程，步骤，应用。

一、光刻技术的概念

光刻技术是在一片平整的硅片上构建半导体MOS管和电路的基

芯片制造-半导体工艺教程

芯片制造-半导体工艺教程 Microchip Fabrication

----A Practical Guide to Semicondutor Processing

目录:

第一章:半导体工业[1] [2] [3]

第二章:半导体材料和工艺化学品[1] [2] [3]

第三章:晶圆制备[1] [2] [3]

第四章:芯片制造概述[1] [2] [3]

第五章:污染控制[1] [2] [3] [4] [5] [6]

第六章:工艺良品率[1] [2]

第七章:氧化

第八章:基本光刻工艺流程-从表面准备到曝光

第九章:基本光刻工艺流程-从曝光到最终检验

第十章:高级光刻工艺

第十一章:掺杂

第十二章:淀积

第十三章:金属淀积

第十四章:工艺和器件评估

第十五章:晶圆加工中的商务因素

第十六章:半导体器件和集成电路的形成

第十七章:集成电路的类型

第十八章:封装

附录:术语表

[4] [5] 1

芯片制造-半导体工艺教程

#1 第一章 半导体工业--1

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● 最困难的部分——“真正的”半导体工艺 一颗CPU/GPU的基本制造流程

晶圆生产线（图片源自ZDNet）

在不考虑多次掺杂顺序、栅极形成于热处理前还是热处理后以及CMP（化学机械研磨）等细节性问题的前提下，半导体的制作流程大体上可以被概括为这样一个链条：单晶硅锭生长—wafer切割—覆胶—光刻—清洗—蚀刻—清洗—覆胶—光刻—清洗—多次掺杂—多次沉积—芯片切割—封测。

半导体制造过程实际上是一个“自下而上”进行的二维单向过程，人们通过蚀刻形成沟道，透过掺杂形成栅极，经由沉积敷设导线，因为每个过程都需要破坏或者改变一部分wafer表面区域的结构，而且这种破坏和改变都是不可逆的，如果提前破坏了后续步骤需要加工的区域，整个芯片将无法完成。所以半导体芯片的制造必须而且只能按照设计好的顺序，从最底层向上逐级进行这一系列的破坏和改变。这样的特点，造就了以“覆胶遮盖—光刻—清洗暴露—区域处理”为核心半导体芯片制造的独特过程。

简单的芯片制造工艺流程（Intel提供）

对芯片的加工起点是从最基本的沟道形成开始的，在长成单晶硅锭并切割好wafer之后，我们首先要在wafer表面敷上一层对特定波长光线非常敏感的溶胶。接下来，我们会用事先标记好需

● 最困难的部分——“真正的”半导体工艺 一颗CPU/GPU的基本制造流程

晶圆生产线（图片源自ZDNet）

在不考虑多次掺杂顺序、栅极形成于热处理前还是热处理后以及CMP（化学机械研磨）等细节性问题的前提下，半导体的制作流程大体上可以被概括为这样一个链条：单晶硅锭生长—wafer切割—覆胶—光刻—清洗—蚀刻—清洗—覆胶—光刻—清洗—多次掺杂—多次沉积—芯片切割—封测。

半导体制造过程实际上是一个“自下而上”进行的二维单向过程，人们通过蚀刻形成沟道，透过掺杂形成栅极，经由沉积敷设导线，因为每个过程都需要破坏或者改变一部分wafer表面区域的结构，而且这种破坏和改变都是不可逆的，如果提前破坏了后续步骤需要加工的区域，整个芯片将无法完成。所以半导体芯片的制造必须而且只能按照设计好的顺序，从最底层向上逐级进行这一系列的破坏和改变。这样的特点，造就了以“覆胶遮盖—光刻—清洗暴露—区域处理”为核心半导体芯片制造的独特过程。

简单的芯片制造工艺流程（Intel提供）

对芯片的加工起点是从最基本的沟道形成开始的，在长成单晶硅锭并切割好wafer之后，我们首先要在wafer表面敷上一层对特定波长光线非常敏感的溶胶。接下来，我们会用事先标记好需

光刻实验

一．实验目的

了解光刻在集成电路工艺中的作用，熟悉光刻工艺的步骤和操作。

二．实验原理

光刻是一种复印图象与化学腐蚀相结合的综合性技术，它先采用照像复印的方法，将光刻掩模板上的图形精确地复制在涂有光致抗蚀剂的SiO2层或金属蒸发层上，在适当波长光的照射下，光致抗证剂发生变化，从而提高了强度，不溶于某些有机溶剂中，未受光照射的部分光致抗蚀剂不发生变化，很容易被某些有机溶剂溶解。然后利用光致抗蚀剂的保护作用，对SiO2层或金属蒸发层进行选择性化学腐蚀，从而在SiO2层或金属层上得到与光刻掩模板相对应的图形。

在SiO2衬底上涂覆光刻胶

将掩模板覆盖在光刻胶上在紫外光下曝光 （一）光刻原理图

显影后经腐蚀得到光刻窗口 晶片表面必须有如照相底片般的物质存在，属于可感光的胶质化合物（光刻胶），经与光线作用和化学作用方式处理后，即可将掩膜版上的图形一五一十地转移到晶片上。因此在光刻成像工艺上，掩膜版、光刻胶、光刻胶涂布显影设备及对准曝光光学系统等，皆为必备的条件。

三、实验药品及设备

化学药品：光刻胶（正胶）、显影液：5‰ 氢氧化钠溶液、甲醇、蒸馏水、丙酮； 实验仪器：匀胶台、烘胶台、光刻机、真空泵、气泵

四．实验步