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芯片是如何被制造出来的?芯片光刻流程详解

作者:时间:2019-02-20来源:网络收藏

  在集成电路的制造过程中,有一个重要的环节——,正因为有了它,我们才能在微小的上实现功能。现代刻划技术可以追溯到190年以前,1822年法国人Nicephore niepce在各种材料光照实验以后,开始试图复制一种刻蚀在油纸上的印痕(图案),他将油纸放在一块玻璃片上,玻片上涂有溶解在植物油中的沥青。经过2、3小时的日晒,透光部分的沥青明显变硬,而不透光部分沥青依然软并可被松香和植物油的混合液洗掉。通过用强酸刻蚀玻璃板,Niepce在1827年制作了一个d’Amboise主教的雕板相的复制品。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201902/397742.htm

  Niepce的发明100多年后,即第二次世界大战期间才第一应用于制作印刷电路板,即在塑料板上制作铜线路。到1961年法被用于在Si上制作大量的微小晶体管,当时分辨率5um,如今除可见光之外,更出现了X-ray和荷电粒子刻划等更高分辨率方法。

  所谓光刻,根据维基百科的定义,这是半导体器件制造工艺中的一个重要步骤,该步骤利用曝光和显影在光刻胶层上刻画几何图形结构,然后通过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到所在衬底上。这里所说的衬底不仅包含硅晶圆,还可以是其他金属层、介质层,例如玻璃、SOS中的蓝宝石。

  光刻的基本原理是利用光致抗蚀剂(或称光刻胶)感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点,将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。

  光刻原理意图

  光刻不是一个简单的过程,它要经历很多步骤:

  

  光刻的工序

  下面我们来详细介绍一下光刻的工序:

  一、清洗硅片(Wafer Clean)

  清洗硅片的目的是去除污染物去除颗粒、减少针孔和其它缺陷,提高光刻胶黏附性

  基本步骤:化学清洗——漂洗——烘干。

  


  硅片经过不同工序加工后,其表面已受到严重沾污,一般讲硅片表面沾污大致可分在三类:

  A. 有机杂质沾污: 可通过有机试剂的溶解作用,结合超声波清洗技术来

  去除。

  B. 颗粒沾污:运用物理的方法可采机械擦洗或超声波清洗技术来去除粒径 ≥ 0.4 μm颗粒,利用兆声波可去除 ≥ 0.2 μm颗粒。

  C. 金属离子沾污:必须采用化学的方法才能清洗其沾污,硅片表面金属杂质沾污有两大类:

  a. 一类是沾污离子或原子通过吸附分散附着在硅片表面。

  b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后面附着(尤如“电镀”)到硅片表面。

  硅抛光片的化学清洗目的就在于要去除这种沾污,一般可按下述办法进行清洗去除沾污。

  a. 使用强氧化剂使“电镀”附着到硅表面的金属离子、氧化成金属,溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。

  b. 用无害的小直径强正离子(如H+)来替代吸附在硅片表面的金属离子,使之溶解于清洗液中。

  c. 用大量去离水进行超声波清洗,以排除溶液中的金属离子。

  自1970年美国RCA实验室提出的浸泡式RCA化学清洗工艺得到了广泛应用,1978年RCA实验室又推出兆声清洗工艺,近几年来以RCA清洗理论为基础的各种清洗技术不断被开发出来,例如:美国FSI公司推出离心喷淋式化学清洗技术、美国原CFM公司推出的Full-Flow systems封闭式溢流型清洗技术、美国VERTEQ公司推出的介于浸泡与封闭式之间的化学清洗技术(例Goldfinger Mach2清洗系统)、美国SSEC公司的双面檫洗技术(例M3304 DSS清洗系统)、 日本提出无药液的电介离子水清洗技术(用电介超纯离子水清洗)使抛光片表面洁净技术达到了新的水平、以HF / O3为基础的硅片化学清洗技术。

  二、预烘和底胶涂覆(Pre-bake and Primer Vapor)

  由于光刻胶中含有溶剂,所以对于涂好光刻胶的硅片需要在80度左右的。硅片脱水烘焙能去除圆片表面的潮气、增强光刻胶与表面的黏附性、通常大约100 °C。这是与底胶涂覆合并进行的。

  底胶涂覆增强光刻胶(PR)和圆片表面的黏附性。广泛使用: (HMDS)六甲基二硅胺、在PR旋转涂覆前HMDS蒸气涂覆、PR涂覆前用冷却板冷却圆片。

  

  预烘和底胶蒸气涂覆


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关键词: 芯片,光刻

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