1947年12月由贝尔实验室完成四特性的总结并最终应用。
二、光刻技术在IC制造中的作用

何谓集成电路IC IC芯片剖面图 单层制造流程简述 光刻设备在IC制造中的作用
何谓IC---集成电路

IC:用硅的体电阻做电阻，用P-N结形成电容；所有有源和 无源器件器件都集合到一个半导体材料上。 1958年9月，TI公司的Jack S.Kilby第一次将所有元器件 （12个元件）都集合到一个的半导体材料上,产生第一块 集成电路。2000年度荣获诺贝尔物理学奖。 现在，超大规模集成电路，一个芯片可以容纳百万个元件。
光刻关键参数
Answer： <1> 国贸高楼 对准和线宽控制； <2> 照像 1）光线；2）好的底片；3）好的相机；4）失真？ 5）本人天生面目？
Micro-lithography Key parameter
• For design rule:
光刻关键参数
– – – – – – –
Resolution Light Source Depth of Focus(DOF) Linearity Line-edge Roughness CD Uniformity Overlay
Thanks！
随后进入光阻图形转换至晶圆表面阶段：通过各种刻蚀工艺转换图形至晶圆表面。 最后，将作为遮挡层的光阻（PR）剥离。到此第一层工艺完成。
PR
Nitride PAD Oxide
光刻设备在IC制造中的作用 ----IC电路单层制造流程简介
流程
薄膜
说明
薄膜(Thin_film)
1.化学气相沉积(CVD) 2.金屬溅镀(PVD) 3.扩散(Diffusion) FILM Wafer


IC芯片剖面图（多层）
PA SION PA OX
图: 一个CMOS器件的剖面示意图。
AL Pad
Global
MT VIA
M2 V1 M1
Intermediate
IMD2
IMD 1
Litho Key layers: Local STI、 POLY、C.H.、M1
(‘’Nano’’ realm)
半导体光刻工艺技术基础
芯硕半导体(中国)有限公司
做世界一流产品 创世界一流品牌
Contents
1. 2. 3.
4.
5. 6. 7.
半导体技术 光刻技术在IC制造中的作用 光刻的工艺流程 光刻胶 光刻机 光源 技术改进和新技术
一、半导体技术

半导体定义 半导体发展历史
半导体定义

常温下导电性能介于导体(conductor) 与绝缘体(insulator)之间的材料，叫做 半导体（semiconductor）． 半导体五大特性∶电阻率特性，导电 特性，光电特性，负的电阻率温度特 性，整流特性。
P+
P+
N-Well
N+
P-Well
N+
光刻设备在IC制造中的作用
----IC电路单层制造流程简介
在wafer（晶圆）预检侧完毕被送到FAB的工艺线上后，先后在wafer表面 生长出一层致密的SiO2膜和另外一层Si3N4膜，分别称为PAD Oxide和Nitride。
Nitride PAD Oxide
光刻关键参数
Overlay
光刻关键参数
Two Criterions: CD v.s. Overlay
四、光刻胶
1. 2. 3.
光刻胶的组分 光刻胶的种类 光刻胶特性概要
光刻胶的组分
光刻胶的组分
光刻胶的组分
光刻胶的组分
光刻胶的种类
光刻胶的种类
光刻胶的种类
光刻胶的种类
光刻胶的种类
概述
OPC
OPC
OPC
OPC
浸没式光刻
浸没式光刻
浸没式光刻
浸没式光刻
浸没式光刻
浸没式光刻
浸没式光刻
浸没式光刻
浸没式光刻
下一代光刻技术（NGL）
下一代光刻技术（NGL）
下一代光刻技术（NGL）
下一代光刻技术（NGL）
下一代光刻技术（NGL）
下一代光刻技术（NGL）
Si Base
Si Base
Si Base
ADI inspection
OVL Measurement
Ion Plasma
CD Measurement
+++++++
eeeIMD
ee-
Si Base
Etching
光刻关键参数 请大家思考两个问题： <1> 国贸高楼，建筑师建造之的难度和关键点； <2> 给你的朋友照像时，如何才能留下 那美好的一瞬间，永久回忆？
STI: shallow trench isolate浅沟槽隔离工艺
光刻设备在IC制造中的作用
----IC电路单层制造流程简介
然后在两层膜的表面甩上光阻、曝光、 显影，进而在wafer表面形成光阻的电路 图形。
PR Nitride PAD Oxide
光刻设备在IC制造中的作用
----IC电路单层制造流程简介
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六、光源
1. 2. 3.
光源要求 光谱及光刻机光源 下一代光源
光源要求
光谱及光刻机光源
光谱及光刻机光源
光谱及光刻机光源
光谱及光刻机光源
下一代光源
七、技术改进和新技术
1. 2. 3. 4.
概述 OPC 浸没式光刻 NGL


半导体的应用，按照其制造技术可以 分为：集成电路（IC）器件，分立器 件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、 储存器等大类
半导体发展历史

1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的上升而降低（负 电阻率温度特性）。这是半导体现象的首次发现。 1839年，法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下 会产生一个电压--光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。 1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关， 即它的导电有方向性，这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的 第三种特性。 1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应， 这是半导体又一个特有的性质。 1911年考尼白格和维斯首次定义半导体这个名词。
。。。
Diffusion
deposition implant
plating
etching
三、光刻的工艺流程
1. 2.
光刻工艺 光刻关键参数
光刻工艺
光刻工艺流程 Standard Litho Process Wafer Flow ( 1 )
光刻工艺流程 Standard Litho Process Wafer Flow ( 2 )
IMD Film
IMD Film
IMD Film
Si Base
Si Base
Si Base
PR Developing 52s Puddle ,45s Rinse
Hard Bake 110 º 60 S C
Cooling 23 º C
CD
PR IMD Film Cu PR IMD2 Cu IMD 1 IMD Film
光刻胶的种类
光刻胶的种类
光刻胶的种类
光刻胶特性概要
五、光刻机
1. 2. 3. 4. 5. 6.
概述 接近式光刻机 接触式光刻机 步进式光刻机 扫描式光刻机 相关光学专题
概述
接触式光刻机
接近式光刻机
步进式光刻机
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1.湿蚀刻(Wet-ETCH) 2.干蚀刻(DRY-ETCH)
光阻去除(PR remove)
光阻去除
将光阻去除后就是我們所需的 图形(PATTERN)
光刻设备在IC制造中的作用

-
由POLY工艺：
集成电路的最小线宽决定于光刻设备的分辨率。它定义了半导体器件 尺寸。
-
光刻设备是IC制造中的核心设备。
图释
Wafer
黃光
黃光(PHOTO)
1.光罩(MASK) 2.光阻(Coater) 3.曝光(Exposure) 4.显影(Development)
FILM Wafer
光刻决定CD
光罩 光阻 FILM Wafer
25~45次litho 65nm,>45层
植入 刻蚀
光阻 FILM Wafer
刻蚀(ETCH)
Pitch = L + S
Litho Equipment
L
S
PR
SiON
FSG
– – – –
Aspect Ratio Resist film loss CD uniformity Etch Selectivity
SiN
Litho Chemistry
光刻关键参数
CD （Critical Dimension）: Line Width,Space Width or Hole Diameter of specified designed pattern to monitor photo process condition and resolution capability.