1、黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改4.2 4.2 下一代光刻方法下一代光刻方法4.2.1 4.2.1 電子束光刻：生產光學掩模電子束光刻：生產光學掩模（1 1）裝置）裝置圖圖4-14 4-14 電子束光刻機電子束光刻機電子束波長：電子束波長：0.20.5oa黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改（2 2）特征）特征 無需掩模在晶片上直接形成圖像無需掩模在晶片上直接形成圖像 精密化自動控制操控精密化自動控制操控 良好的焦深長度良好的焦深長度 生成亞微米抗蝕劑圖形生成亞微米抗蝕劑圖形 生產效

2、率較低生產效率較低 ( )( )【結論結論】 采用符合加工器件最小尺寸的最大束徑采用符合加工器件最小尺寸的最大束徑0.25:10/mh塊黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改（3 3）電子束光刻掃描方式：）電子束光刻掃描方式：和和圖圖4-15 4-15 掃描方式掃描方式束流關閉束流關閉黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改（4 4）電子束外形）電子束外形 高斯點束流（圓形束流）高斯點束流（圓形束流） 可變形狀束流可變形狀束流 單元投影單元投影圖圖4-16 4-16 電子束外形電子束外形黃君凱

3、黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改（5 5）電子抗蝕劑）電子抗蝕劑（pmmapmma，pbspbs）：聚合物與電子相互作用，引起化學鍵斷裂成）：聚合物與電子相互作用，引起化學鍵斷裂成 小分子段，并溶解小分子段，并溶解于顯影液。于顯影液。（copcop）：電子輻射誘發聚合物交聯，形成高分子量材料，而不）：電子輻射誘發聚合物交聯，形成高分子量材料，而不 溶解于顯影液。溶解于顯影液。圖圖4-17 4-17 電子束正負性抗蝕劑電子束正負性抗蝕劑黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改（6 6）：電子散射

4、導致鄰近區域受輻照影響：電子散射導致鄰近區域受輻照影響圖圖4-18 4-18 臨近效應臨近效應0.4mm pmma0.4mm pmma膜膜黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改4.2.2 4.2.2 極短紫外光刻（極短紫外光刻（euveuv）圖圖4-19 euv4-19 euv光刻系統光刻系統pmmapmma抗蝕劑抗蝕劑多膜層覆蓋，使多膜層覆蓋，使euveuv具備最大反射率具備最大反射率黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改4.2.3 x4.2.3 x射線光刻（射線光刻（xrlxrl）：）：

5、1nm1nm【注意注意】 xrl xrl的抗蝕劑相當于接收大量二次電子輻照，故可使用電子的抗蝕劑相當于接收大量二次電子輻照，故可使用電子 抗蝕劑。抗蝕劑。圖圖4-20 xrl4-20 xrl系統系統低原子數材料的薄型低原子數材料的薄型（ ）高原子數材料的高原子數材料的（0.5 0.5 ）電子束抗蝕劑電子束抗蝕劑12 mm黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改4.2.4 4.2.4 離子束光束：離子束光束：圖圖4-21 4-21 離子束光刻軌跡離子束光刻軌跡空間電荷空間電荷效應：離效應：離子束變寬子束變寬黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技

6、術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改4.2.5 4.2.5 各種光刻方法比較：各種光刻方法比較： ：衍射效應：衍射效應 ：鄰近效應：鄰近效應 ：掩模版制備工藝：掩模版制備工藝 ：掩模構造復雜性：掩模構造復雜性 ：空間電荷效應：空間電荷效應黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改第第 5 5 章章 刻刻 蝕蝕（1 1）刻蝕工藝）刻蝕工藝 將抗蝕劑圖形轉換到抗蝕劑下面的各層材料的工藝過程，重點將抗蝕劑圖形轉換到抗蝕劑下面的各層材料的工藝過程，重點 是將每一層材料未掩膜部分選擇性地去掉。是將每一層材料未掩膜部分選擇性地去掉。（2 2）表

7、征的物理量）表征的物理量 （）設設 和和 分別是橫向和縱向分別是橫向和縱向，則各向異性度為：，則各向異性度為： ，（，（5-15-1）當當 ，稱為，稱為，這時，這時， ; ;當當 時，稱為時，稱為，這時，這時 。favrlr1lfvrar lvrr0fa lvrr10fa圖圖5-1 5-1 保真度保真度黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改n 選擇比選擇比 兩種不同材料刻蝕速率之比，描述圖形轉移中各層材料的相互影響兩種不同材料刻蝕速率之比，描述圖形轉移中各層材料的相互影響。n 均勻性均勻性 5.1 5.1 濕法化學腐蝕濕法化學腐蝕n 濕法化學

8、腐蝕機理：三個過程濕法化學腐蝕機理：三個過程n 濕法化學腐蝕方式：濕法化學腐蝕方式： 和和100%最大刻蝕速率最小刻蝕速率刻蝕速率均勻性(%)=最大刻蝕速率+最小刻蝕速率圖圖5-2 5-2 濕法化學腐蝕濕法化學腐蝕黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改5.1.1 5.1.1 硅的腐蝕硅的腐蝕（1 1）非定向腐蝕）非定向腐蝕 腐蝕劑：硝酸，氫氟酸和醋酸（稀釋液）混合水溶液腐蝕劑：硝酸，氫氟酸和醋酸（稀釋液）混合水溶液（2 2）定向腐蝕）定向腐蝕 腐蝕劑：腐蝕劑：kohkoh、異丙基乙醇和水混合液（、異丙基乙醇和水混合液（23.4 : 13.5

9、: 6323.4 : 13.5 : 63） 定向腐蝕速率之比定向腐蝕速率之比: :3222424sihnosioh ono226262siohfh sifh o(100)(110)(111):100:16:1rrr黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改：小掩模窗口：小掩模窗口 ：大掩模窗口（短腐蝕時間）：大掩模窗口（短腐蝕時間）: : 以（以（111111）面為側壁）面為側壁【應用應用】腐蝕速率與晶向相關，可制造各種圖形窗口。腐蝕速率與晶向相關，可制造各種圖形窗口。圖圖5-3 5-3 定向腐蝕定向腐蝕02bwwlv v形槽形槽u u形槽形槽垂

10、直井槽垂直井槽黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改5.1.2 5.1.2 氧化硅的腐蝕氧化硅的腐蝕（boeboe） 、 （bhfbhf） ： 、 混合水溶液混合水溶液 5.1.3 5.1.3 氮化硅和多晶硅的腐蝕氮化硅和多晶硅的腐蝕（1 1）氮化硅腐蝕）氮化硅腐蝕：boeboe與沸騰與沸騰 溶液溶液： 注意注意 沸騰沸騰 影響光致抗蝕劑對氮化膜的粘附性影響光致抗蝕劑對氮化膜的粘附性 處理方法處理方法 采用光致抗蝕劑采用光致抗蝕劑 - - 氧化層氧化層 - - 氮化層結構，先以氮化層結構，先以boeboe腐蝕氧腐蝕氧 化層，成為氮化層的掩模，再腐蝕氮化硅層?；瘜?，成為氮化層的掩模，再腐蝕氮化硅層。hf4nh fhf43nh fnhhf維持維持 的恒定狀的恒定狀態態hf34h po34h po342:10:1si nsiorr黃君凱黃君凱 教授教授超大規模集成電路技術基礎超大規模集成電路技術基礎4-54-5修改修改（2 2）多晶硅的腐蝕）多晶硅的腐蝕 ：與單晶硅腐蝕液類似，但腐蝕速率更快。：與單晶硅腐蝕液類似，但腐蝕速率更快。5.1.4 5.1.4 鋁的腐蝕鋁的腐蝕 ：磷酸、