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。平面晶体管和集成电路生产中，要进行多次的光刻，以实现选择性扩散和金属膜布线的目的。光刻工艺是利用光刻胶的感光性和耐蚀性，在或金属膜上复印并刻蚀出与掩模版完全对应的几何图形由于光刻工艺是种非常精细的表面加工技术，在平面器件和集成电路生产中得到广泛应用如果把硅片的外延氧化扩散和淀积看成是器件结构的纵向控制的话，那么，器件的横向控制就几乎全部有光刻来实现。因此，光刻的精度和质量将直接影响器件的性能指标，同时也是影响器件的成品率和可靠性的重要因素。关键词光刻技术光刻胶光刻质量。引言光刻的工艺要求高分辨率高灵敏度精密的套刻对准大尺寸硅片的加工低缺陷光刻胶的特性和配制光刻胶的性质光致抗蚀剂的种类光刻胶的配制光刻工艺流程涂胶前烘曝光显影坚膜刻蚀去胶光刻质量分析溶胶小岛针孔结语致谢参考文献对半导体工艺中光刻技术的探讨引言光刻是通过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。在晶圆的制造过程中，晶体三极管二极管电容电阻和金属层的各种物理部件在晶圆表面或表层内构成。这些部件是每次在个掩膜层上生成的，并且结合生成薄膜及去除特定部分，通过光刻工艺过程，最终在晶圆上保留特征图形的部分。光刻生产的目标是根据电路设计的要求，生成尺寸精确的特征图形，并且在晶圆表面的位置正确且与其它部件的关联正确。般的光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干涂底旋涂光刻胶软烘对准曝光后烘显影硬烘刻蚀检测等工序。光刻是所有四个基本工艺中最关键的。光刻确定了器件的关键尺寸。光刻过程中的可造成图形歪曲或套准不好，最终可转化为对器件的电特性产生影响。图形的错位也会导致类似的不良结果。光刻工艺中的另个问题是缺陷。光刻是高科技版本的照相术，只不过是在难以置信的微小尺寸下完成。在制程中的污染物会造成缺陷。事实上由于光刻在晶圆生产过程中要完成层至层或更多，所以污染问题将会放大。光刻技术作为半导体及其相关产业发展和进步的关键技术之。二氧化硅膜作为选择性扩散的掩蔽膜，也就是说，将需要扩散的区域上的二氧化硅层去掉，而不需要扩散的区域上的二氧化硅层依然保留着。完成这项任务，就是要利用光刻技术来完成。每种半导体器件都需要进行多次光刻，较复杂的集成电路光刻的次数更多。因此，光刻技术是集成电路制造中最关键的道工序。随着集成电路的集成度越来越高，特征尺寸越来越小，晶圆片面积越来越大，给光刻技术带来了很高的难度。尤其是特征尺寸越来越小，对光刻的要求更加精细。通常人们用特征尺寸来评价集成电路生产线的技术水平。光刻技术起源于印刷技术中的照相制版，在平面上加工形成的微细图形。近年来，随着集成电路的高速发展，光刻的加工精度也引起人们的普遍关注。光刻的工艺要求高分辨率分辨率是光刻精度和清晰度的标志之。随着集成电路的集成度提高，加工的线条越来越小，对分辨率的要求也就越来越高。分辨率的高低不仅与光刻胶有关，还与光刻的工艺条件和操作技术等因素有关。分辨率的表示方法有以上两种。第种是以每毫米最多能容纳的线条来表示。如果可以分清的线条宽为而线与线间空白的宽度也为，这时，每毫米内最多可容纳的线条数即为分辨率，则分辨率等于，单位为条线。如果线条宽，则分辨率为线条。第二种是以剥蚀以后的二氧化硅尺寸减去光刻掩膜版的图形尺寸除以表示。生产中常用第种方法。高灵敏度灵敏度是指光刻胶感光的速度。为了提高产量要求曝光所需要的时间越短越好，也就是要求灵敏度高。光刻胶的灵敏度与胶的组成材料及工艺条件密切相关。往往灵敏度的提高会使光刻胶的其他性能变差。因此，要求在保证光刻胶各项性能指标的前提下，尽量提高光刻胶的灵敏度。有人把光刻胶的灵敏度称为感光度。通常光刻胶的感光度是以光刻胶发生化学反应所需要的最小曝光量得倒数来表示，即。式中，为比例常数为曝光量，是指光的强度照度和曝光之间的乘积，即的单位为烛，的单位是秒为感光度，单位为米烛秒。从此式中可以发现，要使光刻胶变成不溶性物质所需要的曝光时间和光强度是变量，因此，要求精确求出感光度是比较复杂的，生产中可采用滤光器进行测量。由于感光度与曝光量成反比关系，所以要使光刻胶发生硬化学反应所需要的曝光量要小，则光刻胶的感光度要高，也就是在定的光强度下，曝光时间就短。精密的套刻对准块集成电路制作需要十多次甚至几十次光刻，每次光刻都需要相互套准。由于图形的特征尺寸是在亚微米数量极上，因此，对套刻要求十分高。半导体器件允许的套刻误差为半导体器件特征尺寸的左右。对亚微米级宽来说，其套准误差仅为百分之几微米，已经小于可见光波的波长了，这就要求套准精度详相对半导体工艺中光刻技术的探讨当高。般采用自动套准技术，也称自对准技术。大尺寸硅片的加工目前生产上所用的晶圆片尺寸已经从向方向努力了。由于晶圆片尺寸变大，周围环境温度的稍微变化都会引起晶圆片得膨胀和收缩。硅的膨胀系数为，对于直径为的硅片，温度每变化，则产生的形变就有，这样要加工大尺寸晶圆片，对周围环境的温度控制要求十分严格，否则就是影响光刻质量。低缺陷在集成电路加工过程中，会产生些缺陷，即使这些缺陷尺寸小于图形的线条宽度，也会使集成电路失效。这些缺陷的引入是无法避免的，块集成电路的加工过程需要几十道工序，甚至上百道工序，每道工序都有可能引入缺陷，特别是光刻这道工序。由于缺陷会直接影响集成电路的成品率，因此在加工过程中尽量避免缺陷的产生，这对光刻来说更要引起重视。光刻胶的特性和配制光刻胶的性质光致抗蚀剂是种主要由碳氢等元素组成的高分子化合物，其分子结构有线型和体型两种。线型高分子化合物，其长链之间的结合力主要是靠化学键。由于分子间作用力比化学键的结合要弱的多，所以线型高分子化合物般是可溶性的，而体型高分子化合物往往是难溶性的。如果在高分子化合物内部存在不稳定的双键等可变因素的话，则在外界光或热的作用下，高分子化合物的分子结构就可能会在线型和体型之间发生变化。分子结构的变化，必然会引起高分子化合物的机械和物理性质的相应变化。例如，由可溶性变为不可溶性或者相反。光刻工艺就是利用光致抗蚀剂有这样内在的可变因素，在定条件下使部分高分子化合物由可溶性转变为不可溶性，或由不可溶性转变为可溶性，将掩模上的图形复印在光刻胶膜上。然后利用光刻胶膜对腐蚀液的抗蚀性，在硅片表面选择性地刻蚀或金属膜，实现定域扩散及金属膜布线的目的。光致抗蚀剂的种类根据光致抗蚀剂在曝光前后溶解性的变化，可以分为正性光刻胶和负性光刻胶两种。负性光致抗蚀剂曝光前光致抗蚀剂在有机溶剂中是可溶解的，曝光后成为不可溶的物质，这类抗蚀剂称为负性光致抗蚀剂，由此组成的光刻胶称为负性胶。目前，主要的负性光致抗蚀剂有聚肉桂酸酯类，聚酯类和环化橡胶类等。聚肉桂酸脂类聚肉桂酸脂类抗蚀剂的特点是在树脂分子的侧链上带有肉桂酰感光性官能团。典型的聚肉桂酸脂类抗蚀剂有聚乙烯醇脂又称，他是种浅黄色的纤维状固体，能溶解于丙酮，丁酮，环已酮等有机溶剂中。在紫外光的作用下，肉桂酰官能团发生二聚反应，引起聚合物分子间的交联，形成不溶于显影液的立体网状结构。光刻胶中加入适量的硝基苊，不仅扩大了感光波长范围，而且提高了光刻胶的感光灵敏度，缩短了暴光时间。聚乙烯醇肉桂酸脂经交联反应后生成的立体网状分子结构不再溶于有机溶剂，干燥后又能耐酸的腐蚀，光刻腐蚀后可以通过多种途径去除干净，因此在光刻技术中得到了广泛的应用。聚脂类聚脂类光致抗蚀剂的特点，是在树脂分子的侧链上含有共轭双键的感光性官能团，具有较强的感光灵敏度在感光性树脂分子的主链上含有极性基团，因而对些衬底材料，如和，有较好的粘附性。聚酯类光刻胶也可用硝基对半导体工艺中光刻技术的探讨苊作增感剂以缩短暴光时间。聚酯胶与聚乙烯醇肉桂酸酯比较，前者粘附性好，分辨率高，适合于刻蚀细线条。环化橡胶类环化橡胶类抗蚀剂的特点是，其交联反应由带有双感光性官能团的交联剂，在暴光后产生双自由基，和附近的环化橡胶分子相互作用，在聚合物分子链之间形成桥键，从而变成三维结构的不溶性物质。由于这类抗蚀剂和衬底材料有较强的粘附性，抗蚀能力也很强，特别适合于金属材料的刻蚀。但由于氧会使交联剂的光化学分解反应停留在中间阶段，即停留在生成的阶段而阻碍了交联反应的进行，因此暴光要在充氮或真空条件下进行。正性光致抗蚀剂曝光前对些溶剂是不可溶的，而暴光后却变成了可溶性的抗蚀剂称为正性光致抗蚀剂。暴光后，可用稀碱性水溶液进行显影。这时光照部分由于生成羧酸盐而溶解，而未受光照部分难溶，因而显出与掩膜版相同的正图象。正性抗蚀剂的抗碱性差而耐酸性好，所以常用水溶液进行显影，为了避免钠离子对器件的不良影响，也可用有机碱性水溶液进行显影，如氢氧化四烷基铵水溶液等由于碱性显影液会受空气中的影响而变质，因此显影速率会随时间发生变化但正性光刻胶分辨率高，边缘整齐，反刻时易于套刻，是种重要的抗蚀剂。光刻胶的配制光刻胶的成份主要包括感光剂增感剂和溶剂。感光剂感光剂是光刻胶的核心部分，曝光时间光源所发射光线的强度都根据感光剂的特性选择决定的。增感剂感光剂的感光速度都较慢，生产上效率太低，因此向光刻胶中添加了提高感光速度的增感剂。溶剂感光剂和增感剂都是固态物质，为了方便均匀的涂覆，要将他们加入溶剂进行溶解，形成液态物质。溶剂的用量决定着光刻胶的稀稠，从而影响光刻胶膜的厚薄。光刻胶膜薄，曝光时光的散射和衍射作用影响较小，显影时间也缩短，因此光刻图形清晰，边缘整齐，有利于提高分辨率。但胶膜薄时，抗蚀能力降低，针孔密度会增加。所以，应根据各次光刻对分辨率和抗蚀性的要求来决定光刻胶的浓度。