超大规模集成电路先进光刻理论与应用_半导体行业（三十九）——高级光刻工艺（一）....pdfVIP

超⼤规模集成电路先进光刻理论与应⽤_半导体⾏业（三⼗ 九）——⾼级光刻⼯艺（⼀）... 特征图形尺⼨减⼩到纳⽶范围，伴随着更⼤直椏的晶圆，增⼤了对低缺陷密度的需求，增⼤了芯⽚密度和尺⼨，已对芯⽚制造⼯业界挖掘各 种传统⼯艺的潜能和开发新的⼯艺技术提出挑战。接下来我们将探讨达到纳⽶尺度电路遇到⼀些问题和现在的⼀些解决办法。包括后光学光 刻技术的讨论，综合起来称为下⼀代光刻技术(NGL)。 接下来的⼩编将分段为⼤家展开介绍： 1.描述4种与曝光有关的效应，这4种效应都会引起光刻图形畸变。 2．描绘双层光刻胶⼯艺的截⾯流程图。 3．描绘双⼤马⼠⾰制程⼯艺的截⾯流程图。 4．列举两种平坦化技术。 5．说出图像反转⼯艺的优点。 6．捲述抗反射涂层，反差增强涂层和光刻餃染⾊剂是怎样改进分辨率的。 7．识别光刻掩模版的薄膜部分并能讲出它对光刻⼯艺的贡献。 ⼀、VLSI/ULSI集成电路图形处理过程 中存在的问题 在之前我们详细描述的10步图形化⼯艺是单层光刻胶成像的基本⼯艺。这对于中规模(MSI)、某些简单的⼤规模(LSI)和超⼤规模(VLSI)集 成电路是完全适⽤。然⽽，随着超⼤规模集成电路 〔VLSI)/甚⼤规模集成电路(ULSI)集成电路要求的特怔图形尺⼨越来越⼩，缺陷密度越来 越低，这些基本光刻⼯艺已经明显显出其局限性。基本光刻⼯艺在亚3微⽶技术代显现出它的局限性．并在亚微⽶⼯艺时代变成关键问题。 存在的问题主要包括光学曝光设备的物理限制，光刻胶分辨率的限制和许多与芯⽚表⾯有关的问题，⽐如芯⽚表⾯的反射现象和多层形貌。 20世纪70年代中期，⼈们普遍认为使⽤光学设备和光学光刻胶所能达到的最⼩分辨率为1.5微⽶。这⼀预⾔使⼈们开始将更多的兴趣转移 到x射线曝光系统和电⼦束曝光系统。 然⽽，随着许多对基本光学曝光⼯艺的改进和发展，使⽤光学曝光系统已能达到0.2微⽶的⽔平。有报告称：“⼯业未来学家认为到20世纪 年代中期或者电⼦束或者x射线曝光将取代紫外(UV)和深紫外(DUV)光源。这种事情并没有发⽣。光学光刻⼀直前进了数⼗年。每⼀代⼯程 师对基于光学曝光系统图形化⼯艺进⾏改善，将业界代⼈100nm节点。过去的预⾔已经被SIA的国际半导体技术路线图(ITRS)所代替。下 图列举了⼀些未来器件的节点和它们被引⼈的年份节点的基础是栅条宽度。光刻要求是以相邻线条长度的I节距为特征的。未来光刻⼯艺的另 ⼀个特征是曝光辐射的波长⽐在下图中显⽰得更⼤。光刻技术的某些未来的要求⼤约到2016年才可实现。在⼤多数情况下，技术要求还没 有被定义。 本讲主要讲解⼀些光学光刻存在的问题和⼀些先进⼯艺的解决办法。另外，在全部基本图形化⼯艺的各个部分，业界已经进⾏了延伸光学光 刻和下⼀代光刻(NGL)技术的开发。它们包括光刻胶的开发、掩模材料和设计、曝光源(参见下图)、对准和曝光⽅案、反射控制和⼯艺⽅ 案。从现在到未来，光刻随技术节点前进将涉及各因素的组合。没有单⼀的光刻步骤能独占螯头。下图描述了未来芯⽚世界、系统和⼯艺的 ⼀般发展过程。 光刻胶 ：常见的光刻胶分辨率问题主要是由进⼈光刻胶的光波波阵⾯引起的。通常我们只是简单地⽤直线和箭头表⽰光线，其实在光波波阵 ⾯中的放射线是由各种⽅向和各种能量的放射线组成的。它们会引起 “虚像(aerial image)现象。使⽤光学光刻技术解析0．5um和 0．3um的图形需要对“虚像有很好的控制。控制⽅法主要从三个⽅⾯⼈⼿ ：光学系统分辨率、光刻胶分辨率极限和芯⽚表⾯问题。第四 个⽅⾯是刻蚀图形定义问题。光刻胶分辨率直接和所⽤的曝光源和曝光系统相适应。随着制造控制、化学与波长匹配，已经改善了基本光刻 胶的组分。化学放⼤(CA)光刻胶将⼯艺推向0．25um范围。化学放⼤光刻胶被认为是将光刻带⼊90nm及以上节点的基础平台(随着未来的 改善)-像⽼光刻胶⼀样，这些光刻胶是基于光敏的聚合物、光酸产⽣剂(PAG)、可溶解抑制剂、抗蚀性和酸不稳定性和碱可溶解团。新的光 刻胶能在更恶劣的等离⼦刻蚀环境中⼯作。它们不仅必须是⽤于最⼩的特征尺⼨，通常是栅条，⽽且要处理密集的图形和⼩的⾦属接触孔。 此外，随着线条尺⼨逼近光刻胶中的分⼦尺⼨，刻蚀线边缘粗糙(LER)已成为⼀个因素。 FindRF最新快讯 ：猪头君诚招实习⽣，亲⾃带哈，研⼀研⼆均可(研⼆优先)，有想法的同学们可以砸简历到hr@ ！公众号I