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芯片是怎么被制造出来的?芯片光刻流程详解

在集成电路的制造过程中,有一个重要的环节——光刻,正因为有了它,我们才能在微小的芯片上实现功能。现代刻划技术可以追溯到190年以前,1822年法国人Nicephoreniepce在各种材料光

  在集成电路的制作进程中,有一个重要的环节——光刻,正因为有了它,咱们才干在细小的芯片上完成功用。现代刻划技能能够追溯到190年曾经,1822年法国人Nicephore
niepce在各种资料光照试验今后,开端企图仿制一种刻蚀在油纸上的印痕(图画),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,透光部分的沥青显着变硬,而不透光部分沥青仍然软并可被松香和植物油的混合液洗掉。经过用强酸刻蚀玻璃板,Niepce在1827年制作了一个d’Amboise主教的雕板相的仿制品。

  Niepce的创造100多年后,即第二次世界大战期间才榜首应用于制作印刷电路板,即在塑料板上制作铜线路。到1961年光刻法被用于在Si上制作许多的细小晶体管,其时分辨率5um,现在除可见光光刻之外,更呈现了X-ray和荷电粒子刻划等更高分辨率方法。

  所谓光刻,依据维基百科的界说,这是半导体器材制作工艺中的一个重要进程,该进程运用曝光和显影在光刻胶层上描写几何图形结构,然后经过刻蚀工艺将光掩模上的图形转移到地点衬底上。这儿所说的衬底不只包括硅晶圆,还能够是其他金属层、介质层,例如玻璃、SOS中的蓝宝石。

  光刻的根本原理是运用光致抗蚀剂(或称光刻胶)感光后因光化学反响而构成耐蚀性的特色,将掩模板上的图形刻制到被加工外表上。

  光刻原理意图

  光刻不是一个简略的进程,它要阅历许多进程:

  

  光刻的工序

  下面咱们来具体介绍一下光刻的工序:

  一、清洗硅片(Wafer Clean)

  清洗硅片的意图是去除污染物去除颗粒、削减针孔和其它缺点,进步光刻胶黏附性

  根本进程:化学清洗——漂洗——烘干。

  

  硅片经过不同工序加工后,其外表已遭到严峻沾污,一般讲硅片外表沾污大致可分在三类:

  A. 有机杂质沾污: 可经过有机试剂的溶解效果,结合超声波清洗技能来

  去除。

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

  C. 金属离子沾污:有必要选用化学的方法才干清洗其沾污,硅片外表金属杂质沾污有两大类:

  a. 一类是沾污离子或原子经过吸附涣散附着在硅片外表。

  b. 另一类是带正电的金属离子得到电子后边附着(尤如“电镀”)到硅片外表。

  硅抛光片的化学清洗意图就在于要去除这种沾污,一般可按下述方法进行清洗去除沾污。

  a. 运用强氧化剂使“电镀”附着到硅外表的金属离子、氧化成金属,溶解在清洗液中或吸附在硅片外表。

  b. 用无害的小直径强正离子(如H+)来代替吸附在硅片外表的金属离子,使之溶解于清洗液中。

  c. 用许多去离水进行超声波清洗,以扫除溶液中的金属离子。

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

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

  因为光刻胶中含有溶剂,所以关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外表的潮气、增强光刻胶与外表的黏附性、一般大约100
°C。这是与底胶涂覆兼并进行的。

  底胶涂覆增强光刻胶(PR)和圆片外表的黏附性。广泛运用:
(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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