芯片是如何被制造出來(lái)的？芯片光刻流程詳解

　　在集成電路的制造過(guò)程中，有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)——光刻，正因?yàn)橛辛怂?，我們才能在微小?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/芯片">芯片上實(shí)現(xiàn)功能。現(xiàn)代刻劃技術(shù)可以追溯到190年以前，1822年法國(guó)人Nicephore niepce在各種材料光照實(shí)驗(yàn)以后，開(kāi)始試圖復(fù)制一種刻蝕在油紙上的印痕(圖案)，他將油紙放在一塊玻璃片上，玻片上涂有溶解在植物油中的瀝青。經(jīng)過(guò)2、3小時(shí)的日曬，透光部分的瀝青明顯變硬，而不透光部分瀝青依然軟并可被松香和植物油的混合液洗掉。通過(guò)用強(qiáng)酸刻蝕玻璃板，Niepce在1827年制作了一個(gè)d’Amboise主教的雕板相的復(fù)制品。

　　Niepce的發(fā)明100多年后，即第二次世界大戰(zhàn)期間才第一應(yīng)用于制作印刷電路板，即在塑料板上制作銅線路。到1961年光刻法被用于在Si上制作大量的微小晶體管，當(dāng)時(shí)分辨率5um，如今除可見(jiàn)光光刻之外，更出現(xiàn)了X-ray和荷電粒子刻劃等更高分辨率方法。

　　所謂光刻，根據(jù)維基百科的定義，這是半導(dǎo)體器件制造工藝中的一個(gè)重要步驟，該步驟利用曝光和顯影在光刻膠層上刻畫(huà)幾何圖形結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)刻蝕工藝將光掩模上的圖形轉(zhuǎn)移到所在襯底上。這里所說(shuō)的襯底不僅包含硅晶圓，還可以是其他金屬層、介質(zhì)層，例如玻璃、SOS中的藍(lán)寶石。

　　光刻的基本原理是利用光致抗蝕劑(或稱光刻膠)感光后因光化學(xué)反應(yīng)而形成耐蝕性的特點(diǎn)，將掩模板上的圖形刻制到被加工表面上。

　　光刻原理意圖

　　光刻不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，它要經(jīng)歷很多步驟：

　　光刻的工序

　　下面我們來(lái)詳細(xì)介紹一下光刻的工序：

　　一、清洗硅片(Wafer Clean)

　　清洗硅片的目的是去除污染物去除顆粒、減少針孔和其它缺陷，提高光刻膠黏附性

　　基本步驟：化學(xué)清洗——漂洗——烘干。

　　硅片經(jīng)過(guò)不同工序加工后，其表面已受到嚴(yán)重沾污，一般講硅片表面沾污大致可分在三類：

　　A. 有機(jī)雜質(zhì)沾污： 可通過(guò)有機(jī)試劑的溶解作用，結(jié)合超聲波清洗技術(shù)來(lái)

　　去除。

　　B. 顆粒沾污：運(yùn)用物理的方法可采機(jī)械擦洗或超聲波清洗技術(shù)來(lái)去除粒徑 ≥ 0.4 μm顆粒，利用兆聲波可去除 ≥ 0.2 μm顆粒。

　　C. 金屬離子沾污：必須采用化學(xué)的方法才能清洗其沾污，硅片表面金屬雜質(zhì)沾污有兩大類：

　　a. 一類是沾污離子或原子通過(guò)吸附分散附著在硅片表面。

　　b. 另一類是帶正電的金屬離子得到電子后面附著(尤如“電鍍”)到硅片表面。

　　硅拋光片的化學(xué)清洗目的就在于要去除這種沾污，一般可按下述辦法進(jìn)行清洗去除沾污。

　　a. 使用強(qiáng)氧化劑使“電鍍”附著到硅表面的金屬離子、氧化成金屬，溶解在清洗液中或吸附在硅片表面。

　　b. 用無(wú)害的小直徑強(qiáng)正離子(如H+)來(lái)替代吸附在硅片表面的金屬離子，使之溶解于清洗液中。

　　c. 用大量去離水進(jìn)行超聲波清洗，以排除溶液中的金屬離子。

　　自1970年美國(guó)RCA實(shí)驗(yàn)室提出的浸泡式RCA化學(xué)清洗工藝得到了廣泛應(yīng)用，1978年RCA實(shí)驗(yàn)室又推出兆聲清洗工藝，近幾年來(lái)以RCA清洗理論為基礎(chǔ)的各種清洗技術(shù)不斷被開(kāi)發(fā)出來(lái)，例如：美國(guó)FSI公司推出離心噴淋式化學(xué)清洗技術(shù)、美國(guó)原CFM公司推出的Full-Flow systems封閉式溢流型清洗技術(shù)、美國(guó)VERTEQ公司推出的介于浸泡與封閉式之間的化學(xué)清洗技術(shù)(例Goldfinger Mach2清洗系統(tǒng))、美國(guó)SSEC公司的雙面檫洗技術(shù)(例M3304 DSS清洗系統(tǒng))、 日本提出無(wú)藥液的電介離子水清洗技術(shù)(用電介超純離子水清洗)使拋光片表面潔凈技術(shù)達(dá)到了新的水平、以HF / O3為基礎(chǔ)的硅片化學(xué)清洗技術(shù)。

　　二、預(yù)烘和底膠涂覆(Pre-bake and Primer Vapor)

　　由于光刻膠中含有溶劑，所以對(duì)于涂好光刻膠的硅片需要在80度左右的。硅片脫水烘焙能去除圓片表面的潮氣、增強(qiáng)光刻膠與表面的黏附性、通常大約100 °C。這是與底膠涂覆合并進(jìn)行的。

　　底膠涂覆增強(qiáng)光刻膠(PR)和圓片表面的黏附性。廣泛使用: (HMDS)六甲基二硅胺、在PR旋轉(zhuǎn)涂覆前HMDS蒸氣涂覆、PR涂覆前用冷卻板冷卻圓片。

　　預(yù)烘和底膠蒸氣涂覆