1.光刻工艺的原理是什么
光刻工艺是利用类似照相制版的原理,在半导体晶片表面的掩膜层上面刻蚀精细图形的表面加工技术。也就是使用可见光和紫外光线把电路图案投影“印刷”到覆有感光材料的硅晶片表面,再经过蚀刻工艺去除无用部分,所剩就是电路本身了。光刻工艺的流程中有制版、硅片氧化、涂胶、曝光、显影、腐蚀、去胶等。
光刻是制作半导体器件和集成电路的关键工艺。自20世纪60年代以来,都是用带有图形的掩膜覆盖在被加工的半导体芯片表面,制作出半导体器件的不同工作区。随着集成电路所包含的器件越来越多,要求单个器件尺寸及其间隔越来越小,所以常以光刻所能分辨的最小线条宽度来标志集成电路的工艺水平。国际上较先进的集成电路生产线是1微米线,即光刻的分辨线宽为1微米。日本两家公司成功地应用加速器所产生的同步辐射X射线进行投影式光刻,制成了线宽为0.1微米的微细布线,使光刻技术达到新的水平。
2.张鉴的主要论文
1. Jian Zhang, Qing-An Huang and Wei-Hua Li,“An ICP etch model based on time multiplexed deep etching”,20th Congress of the International Commission for Optics,SPIE Conference, Vol.6032, Aug., 2005.2. Jian Zhang, Qing-An Huang and Wei-Hua Li,“Study of lag effect in LPHD plasma etching of Si for MEMS applications by variable time steps in numerical methods”,20th Congress of the International Commission for Optics,SPIE Conference, Vol.6032, Aug., 2005.3. Jian Zhang, Qing-An Huang, and Wei-Hua Li, “A Novel Model for Surface Evolvement and Footing Effect Simulations in DRIE Fabrications”,the First Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems 2006, IEEE Xplore4. Jian Zhang, Qing-An Huang and Wei-Hua Li, “A Novel Model for Surface Evolvement and Footing Effect Simulations in DRIE Fabrications”, Review of Advancements in Micro and Nano Technologies (in press)5. Jian Zhang,Qing-An Huang, and Wei-Hua Li, “Simulations for Surface Evolvement and Footing Effect in ICP DRIE Fabrications” Journal of Physics: Conference Series Vol.34, 20066. Jian Zhang,Qing-An Huang, and Wei-Hua Li “Modeling and simulations of DRIE including a footing effect”,International Journal of Computational Materials Science and Surface Engineering Vol.2, No.3-4, 2009, 302-3117. Jian Zhang, Ming-Wu Yang, Xiao-Xiong He and Hao-Chen Qi “Primary Optical System Designing for Optimization of Light-emitting Diode Packages” Optoelectronics Letters (Springer) accepted8. Jian Zhang, Zhi-wen Hu, Hao-chen Qi, Cheng-yue Liu “Primary Optical System Designing for Optimization of Light-emitting Diode Packages” The 4th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies (AOMATT 2008): Advanced Optical Manufacturing Technologies. Proceedings of the SPIE, Volume 7282, pp. 72821H-72821H-5 (2009).9. HU Zhi-wen, ZHANG Jian, Scientific CCD Camera Caused Biased Estimates of low-light-level Quantitative Fluorescence Imaging Measurement, The 4th International Symposium on Advanced Optical Manufacturing and Testing Technologies (AOMATT 2008): Optical Test and Measurement Technology and Equipment. Proceedings of the SPIE, Volume 7283, pp. 72832Z-72832Z-5 (2009).10. Dongliang Xu, Jian Zhang*Corresponding author, “A Novel 3-D Topography Model for Micro-Manufacturing”, Applied Mechanics and Materials, 2010, Vol.34-35, 477-481.11. Dongliang Xu, Jian Zhang*Corresponding author, “Modeling and Simulating for 3-D Micro-Manufacture Process”, International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology, Proceedings, ICSICT, 2010 (accepted)12.张 鉴,戚昊琛,徐栋梁,胡智文,一种可用于硅刻蚀工艺模拟的三维表面演化算法,电子学报, Vol.39, No.8, 201013.张 鉴,黄庆安,李伟华,“固定宽度结构等离子体刻蚀中Lag效应的数值模拟”,传感技术学报,Vol.19,No.1,200614.张 鉴,黄庆安,李伟华,“MEMS工艺中反应离子深刻蚀硅片的数值模型研究”,传感技术学报,Vol.19, No.5, 200615.张 鉴,黄庆安,李伟华,“电感耦合等离子体(ICP)深刻蚀的模型与模拟” ,仪器仪表学报,Vol.27, No.10, 200616.张 鉴,黄庆安,李伟华,“一种可用于Footing效应模拟的ICP刻蚀模型” ,仪器仪表学报,Vol.28, No.12, 200717.张 鉴,何晓雄,刘成岳,戚昊琛,“基于线算法的ICP深反应离子刻蚀模型”,真空科学与技术学报,No.5,200818.张 鉴, 吕 明, 赵 强. “应用线算法的SU-8胶光刻过程模拟”. 固体电子学研究与进展, 录用19.张 鉴,杨明武等,“LED环氧树脂封装的光学设计与模拟”,合肥工业大学学报 自然科学版,Vol.31, No.10, 200820.张 鉴,方帅,胡智文,许晓琳,“LED封装的一次光学系统优化设计”,半导体光电,Vol.29,No.5,200821.韩 永,赵凤生,张 鉴,“卫星_地面观测数据融合方法研究”,量子电子学报,Vol.20, No.2, Apr., 200322.张 鉴,何晓雄,赵凤生,“利用大气-海洋系统辐射传输模拟水色遥感信息量的变化特性”,量子电子学报,Vol.20, No.5, Oct., 200323.冯 明(研究生),张 鉴,黄庆安,“ICP刻蚀中等离子体分布的模拟”,电子器件,Vol.28, No.3, 200524.胡智文,张 鉴,“壳聚糖胃滞留-漂浮微球体外释药模型研究”,计算机工程与应用 45 (33): 213-215 200925.张 鉴,黄庆安,“ICP刻蚀技术与模型”,微纳电子技术,Vol.42, No.6, 200526.徐栋梁(研究生),张鉴*,微机械加工工艺的三维仿真模型及算法,电子科技,Vol.23,No.8,201027.吕 明,张 鉴*,“SU-8胶光刻的相关效应及其优化方法”,四川师范大学学报(自然科学版), 33, 2010: 356-359参加国际会议1. Jian Zhang, et al, Oral 。
3.求教光刻技术及原理
集成电路制造中利用光学- 化学反应原理和化学、物理刻蚀方法,将电路图形传递到单晶表面或介质层上,形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。
随着半导体技术的发展,光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2~3个数量级(从毫米级到亚微米级),已从常规光学技术发展到应用电子束、X射线、微离子束、激光等新技术;使用波长已从4000埃扩展到 0.1埃数量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。
两种工艺 常规光刻技术是采用波长为2000~4500埃的紫外光作为图像信息载体,以光致抗蚀剂为中间(图像记录)媒介实现图形的变换、转移和处理,最终把图像信息传递到晶片(主要指硅片)或介质层上的一种工艺。在广义上,它包括光复印和刻蚀工艺两个主要方面。
①光复印工艺:经曝光系统将预制在掩模版上的器件或电路图形按所要求的位置,精确传递到预涂在晶片表面或介质层上的光致抗蚀剂薄层上。 ②刻蚀工艺:利用化学或物理方法,将抗蚀剂薄层未掩蔽的晶片表面或介质层除去,从而在晶片表面或介质层上获得与抗蚀剂薄层图形完全一致的图形。
集成电路各功能层是立体重叠的,因而光刻工艺总是多次反复进行。例如,大规模集成电路要经过约10次光刻才能完成各层图形的全部传递。
在狭义上,光刻工艺仅指光复印工艺的工艺过程。 曝光方式 常用的曝光方式分类如下: 接触式曝光和非接触式曝光的区别,在于曝光时掩模与晶片间相对关系是贴紧还是分开。
接触式曝光具有分辨率高、复印面积大、复印精度好、曝光设备简单、操作方便和生产效率高等特点。但容易损伤和沾污掩模版和晶片上的感光胶涂层,影响成品率和掩模版寿命,对准精度的提高也受到较多的限制。
一般认为,接触式曝光只适于分立元件和中、小规模集成电路的生产。 非接触式曝光主要指投影曝光。
在投影曝光系统中,掩膜图形经光学系统成像在感光层上,掩模与晶片上的感光胶层不接触,不会引起损伤和沾污,成品率较高,对准精度也高,能满足高集成度器件和电路生产的要求。但投影曝光设备复杂,技术难度高,因而不适于低档产品的生产。
现代应用最广的是 1:1倍的全反射扫描曝光系统和x:1倍的在硅片上直接分步重复曝光系统。 曝光系统 直接分步重复曝光系统 (DSW) 超大规模集成电路需要有高分辨率、高套刻精度和大直径晶片加工。
直接分步重复曝光系统是为适应这些相互制约的要求而发展起来的光学曝光系统。主要技术特点是:①采用像面分割原理,以覆盖最大芯片面积的单次曝光区作为最小成像单元,从而为获得高分辨率的光学系统创造条件。
②采用精密的定位控制技术和自动对准技术进行重复曝光,以组合方式实现大面积图像传递,从而满足晶片直径不断增大的实际要求。③缩短图像传递链,减少工艺上造成的缺陷和误差,可获得很高的成品率。
④采用精密自动调焦技术,避免高温工艺引起的晶片变形对成像质量的影响。⑤采用原版自动选择机构(版库),不但有利于成品率的提高,而且成为能灵活生产多电路组合的常规曝光系统。
这种系统属于精密复杂的光、机、电综合系统。它在光学系统上分为两类。
一类是全折射式成像系统,多采用1/5~1/10的缩小倍率,技术较成熟;一类是1:1倍的折射-反射系统,光路简单,对使用条件要求较低。 光致抗蚀剂 光致抗蚀剂,简称光刻胶或抗蚀剂,指光照后能改变抗蚀能力的高分子化合物。
光蚀剂分为两大类。①正性光致抗蚀剂:受光照部分发生降解反应而能为显影液所溶解。
留下的非曝光部分的图形与掩模版一致。正性抗蚀剂具有分辨率高、对驻波效应不敏感、曝光容限大、针孔密度低和无毒性等优点,适合于高集成度器件的生产。
②负性光致抗蚀剂:受光照部分产生交链反应而成为不溶物,非曝光部分被显影液溶解,获得的图形与掩模版图形互补。负性抗蚀剂的附着力强、灵敏度高、显影条件要求不严,适于低集成度的器件的生产。
半导体器件和集成电路对光刻曝光技术提出了越来越高的要求,在单位面积上要求完善传递图像的信息量已接近常规光学的极限。光刻曝光的常用波长是3650~4358 埃,预计实用分辨率约为1微米。
几何光学的原理,允许将波长向下延伸至约2000埃的远紫外波长,此时可达到的实用分辨率约为0.5~0.7微米。微米级图形的光复印技术除要求先进的曝光系统外,对抗蚀剂的特性、成膜技术、显影技术、超净环境控制技术、刻蚀技术、硅片平整度、变形控制技术等也有极高的要求。
因此,工艺过程的自动化和数学模型化是两个重要的研究方向。
4.光刻技术的原理是什么
光刻技术的原理集成电路制造中利用光学- 化学反应原理和化学、物理刻蚀方法,将电路图形传递到单晶表面或介质层上,形成有效图形窗口或功能图形的工艺技术。
随着半导体技术的发展,光刻技术传递图形的尺寸限度缩小了2~3个数量级(从毫米级到亚微米级),已从常规光学技术发展到应用电子束、X射线、微离子束、激光等新技术;使用波长已从4000埃扩展到 0.1埃数量级范围。光刻技术成为一种精密的微细加工技术。
光刻技术是在一片平整的硅片上构建半导体MOS管和电路的基础,这其中包含有很多步骤与流程。首先要在硅片上涂上一层耐腐蚀的光刻胶,随后让强光通过一块刻有电路图案的镂空掩模板(MASK)照射在硅片上。
被照射到的部分(如源区和漏区)光刻胶会发生变质,而构筑栅区的地方不会被照射到,所以光刻胶会仍旧粘连在上面。接下来就是用腐蚀性液体清洗硅片,变质的光刻胶被除去,露出下面的硅片,而栅区在光刻胶的保护下不会受到影响。
随后就是粒子沉积、掩膜、刻线等操作,直到最后形成成品晶片(WAFER)。
5.高压下几种有机分子晶体的相变和光学性质的研究论文
高压物理和高压化学主要从事于高压诱导相变和高压诱导化学反应的研究,以及高压下荧光光谱和拉曼光谱的研究。
发光材料合成主要从事发光有机小分子与金属形成有机络合物的合成及其光学性质的研究。原子光刻技术原子束刻蚀从事新型自组装单分子层抗蚀剂的开发和利用;亚稳态中性原子曝光源的开发和利用,硅表面硅纳米结构的制造和表征。
曾经研究方向:主要是合成有机分子晶体,通过拉曼光谱研究这些分子固体在高压下的晶体结构和分子结构的变化。已经对二苯甲酮(Benzophonone)、安息香(Benzoin)、偶氮苯 (Azobenzene )、苄连氮(Benzalazine)、二苯基乙二酮(Benzil)等晶体的高压下的拉曼光谱和荧光光谱进行了测试,并取得了较好的结果 。
主要研究高压下有机分子晶体的相变和光谱学性质。有机分子是有不同的基团组成的,每个基团又是由各种原子组成的,各原子间由化学键连接。
具有各种不同的异构体,同分异构体,官能团异构体,构象异构体等。戊烷具有正、异、新三种异构体。
环己烷具有船式和椅式两种异构体,而且环上的氢具有两种不同的排列(直立键和倒伏键)。分子的振动和转动产生分子光谱。
在拉曼光谱中表现出不同基团的特征频率。而且这些特征频率随着压力的升高,有机分子的结构发生变化,出现新的凝聚相,有些频率消失,或出现新的拉曼频率。
有机分子间作用力主要有范德华力和氢键。压力很容易改变其作用力。
在特定的压力下,分子间的排列将向最优化排列方向发展,来达到最大堆砌原理,给有机分子晶体带来新的光电磁效应。有机分子的相变可以根据光谱的变化来确定发生了什么的变化。
如高压X射线研究高压下分子结构等。国外的高压研究组织先后对甲烷,以及相关的卤代甲烷,萘,蒽,六联噻吩,金刚烷(乌洛托品),碳60,苯,环己烷,环己烯等进行了研究,主要采用的测试手段有差热分析法,傅里叶红外光谱,拉曼光谱,吸收光谱,X射线衍射,中子衍射等技术手段。
本实验室主要采用拉曼光谱和荧光光谱来研究有机分子晶体的结构变化和能带变化,计划添加红外光谱仪和拉曼光谱仪结合研究构象变化。并在显微镜下观察有机分子晶体随着压力升高,在不同的偏振片位置的图象采集,为研究提供直观的判断!高压下苯(Benzene)的研究:苯在常温常压下是无色透明的液体,在偏光显微镜下观察呈现杏黄色。
在常温下,随着压力的升高,从液相逐渐向固相发生转变,而且还有固相的几次转变,且运用金刚石对顶砧技术加压通过偏光显微镜观察,具有非常漂亮的色彩变化。而且还先后运用X射线衍射研究在不同压力的结构,用拉曼光谱仪和红外光谱仪对分子振动及相变进行研究,发生相变时拉曼峰内部模式变化,或间并态分裂,或拉曼峰消失。
还有其它的实验测试手段也曾经对苯进行了研究。最早对苯进行研究的是布里奇曼(Bridgman),在测量苯的压缩率时发现了苯的固相II(Phase II),具有一定的粘滞性。
随后开雷恩(Klein)等通过透光的高压窗口观察到了整个相变的过程,并解释为马氏体或互换位置的相变类型。继之乐(Akella)和肯尼迪(Kennedy)运用金刚石对顶砧高压技术通过差热分析法对苯的固相II进行了证明。
随着同步辐射的发展,皮埃尔马瑞尼(Piermerini)等通过X射线晶相研究苯的固相II,确定了苯固相II为单斜晶系(monoclinic)(P21/c)C52h的空间群。元胞内有两个分子处于Ci点位置上。
其相变的条件为:294K,25Kbar。随后的实验证明了苯固相I (Phase I)Pbcd,D52h的空间群。
元胞内有四个分子处于Ci点位置上。其相变的条件为:294K,14Kbar. 苯固相III(Phase III)为单斜晶系,P21/c。
其相变条件为295K,40Kbar。伴随着固相III'(Phase III'). 苯的固相IV其相变条件为:295K,110Kbar。
我们在室温下可以连续观察到苯的相变过程。并有苯的室温高压相变过程的录像可供下观看。