X射线光刻掩模后烘过程的瞬态热分析

X射线光刻掩模是下一代光刻技术(NGL)中的X射线光刻技术的关键技术难点。在电子束直写后的掩模后烘过程中，掩模表面的温度场分布及温升的均匀性是影响掩模关键尺寸(CD)控制的重要因素，如果控制不当，会造成掩模表面的光刻胶烘烤不均匀，使掩模吸收体CD分布变坏。针对电子束直写后X射线光刻掩模的后烘过程建立了热模型，并采用有限元技术进行了瞬态温度场的计算。计算结果表明：采用背面后烘方式，在达到稳态时出现高温区和低温区，最大温差为10.19℃，容易造成光刻胶局部烘烤过度，而采用正面后烘方式，掩模达到稳态的时间短，温度分布均匀，烘烤效果好。     

掩模光栅微形变控制方法的研究

为消除用X射线光刻机加工芯片时，光栅变形对图形特征尺寸的影响，提出了用外力控制掩模光栅微小变形方法。用理论分析和有限元计算相结合的方法分析掩模光栅在外力作用下的微小变形及其误差，并对实际结构模型进行实验验证，得到了满足使用要求的最佳设计参数。     

电子束直写中X射线光刻掩模的热形变研究

对X射线掩模电子束制备图形过程建立三维有限元模型,提出用热流密度等效法简化瞬态热应力计算,得到了X射线掩模在电子束直写过程中的瞬态热形变.结果表明,掩模面内形变在直写过程中出现振荡变化,最大值为8.24 nm,方向背离电子束光照中心,掩模面外形变最大值为9.75μm,方向沿图形窗口法线方向,并出现在电子束束斑中心.     

CVD外延生长SiC薄膜的等离子体图形刻蚀研究

采用等离子体刻蚀工艺 ,以四氟化碳 ( CF4 )和氧气 ( O2 )的混合气体作为刻蚀气体 ,对常压化学气相淀积工艺制备的β- Si C单晶薄膜进行了系统的图形刻蚀研究。结果表明 ,在 Si C薄膜的等离子体图形刻蚀中 ,金属铝 ( Al)是一种很有效的掩模材料 ;可刻蚀出的图形最小条宽为 4μm,图形最小间距为 2μm,并且刻蚀基本为各向同性 ;文中还对影响图形刻蚀质量的一些因素进行了讨论。     

X射线掩模电子束制备图形过程中的数值研究

得到移动光源照射下平板温度分布的理论解，验证了有限元方法的正确性。建立了X射线掩模电子束制备图形过程中传热的三维有限元模型，给出了掩模瞬态温度变化规律。结果表明，辐射是X射线掩模在图形制备中必须考虑的重要因素之一，当不考虑辐射时，掩模瞬时最高温度随时间振荡升高，最高温度为35．20℃；当考虑辐射时，掩模瞬时最高温度随时间周期变化，最高温度为26．95℃。     

先进相移掩模(PSM)工艺技术

先进相移掩模(PSM)制造是极大规模集成电路生产中的关键工艺之一,当设计尺寸(CD)为0.18μm时,就必须在掩模关键层采用OPC(光学邻近校正)和PSM(相移技术),一般二元掩模由于图形边缘散射会降低整体的对比度,无法得到所需要的图形。通过相位移掩模(PSM)技术可以显著改善图形的对比度,提高图形分辨率。相移掩模是在一般二元掩模中增加了一层相移材料,通过数据处理、电子束曝光、制作二次曝光对准用的可识别标记、二次曝光、显影、刻蚀,并对相移、缺陷等进行分析和检测,确保能达到设计要求。     

LTCC生瓷层压中腔体的形变评价及控制

以含有腔体结构的LTCC叠层生瓷为研究对象,介绍了腔体在层压形变的评价和控制方法。分析了LTCC空腔在层压时产生变形的主要影响因素。阐述了在生瓷表面上增加金属掩模板来控制腔体形变的叠层结构设计。有限元分析结果表明不锈钢掩模可使腔体边缘应变降低至无掩模时应变的1/6,并通过工艺试验验证了金属掩模板的有效性。结果表明合理的层压结构设计和恰当的层压工艺可以制作出满足尺寸精度的空腔结构。     

等离子体横向刻蚀性的特性研究

研究了用SiO2 Al作掩模，SF6 O2混合气体等离子体对Si的横向刻蚀，其结果表明，在SF6 O2等离子体气氛中，AL是很好的保护膜，可以在待悬浮器件下形成大的开孔。因此，预计用这种技术，可以在Si片上集成横向尺寸为数百微米，具有优良高频性能的MEMS RF/MW无源器件，如开关、传输线、电感和电容等。     

制作任意形状微结构的LCD实时掩模技术

本文介绍了一种利用液晶显示(LCD)实时掩模制作任意形状微结构的新技术，并又阐述了该技术的原理和设计方法。基于部分相干成像理论，仿真了制造微轴锥体和锯齿形光栅的过程。在实验中使用彩色LCD作为实时掩模，成功地用LCD实时掩模技术制作出微轴锥体和锯齿形光栅。实验中采用胰蛋白酶刻蚀技术将三维外形结构刻蚀在全彩色的感光银盐明胶片上，所得到的锯齿形光栅的节距为46．26μm，刻蚀深度为0．902μm；轴锥体的直径为l18．7μm，蚀刻深度为1．332μm。     

石墨烯压力传感器结构设计与压力敏感特性研究

以石墨烯作为压力传感器敏感材料,Si为基底材料,氮化硼(PN)为石墨烯保护材料,惠斯通测量电桥作为力电变换测量电路,构建了硅基石墨烯压力传感器。通过鼓泡实验法建立传感器的理论模型,分析了传感器的压力与中心形变位移之间的关系,并结合ANSYS软件静力学非线性分析单元,针对所述石墨烯薄膜的挠度形变特性进行了数值解析与有限元仿真。结果表明,石墨烯薄膜压力与挠度形变的理论分析与仿真结果相吻合,这为石墨烯压力传感器提供了结构设计与理论模型基础。     

三维掩膜硅各向异性腐蚀工艺释放微悬空结构

提出了一种新颖的基于三维掩膜的硅各向异性腐蚀工艺,即利用深反应离子刻蚀、湿法腐蚀等常规体硅刻蚀工艺和氧化、化学气相沉积(CVD)等薄膜工艺制作出具有三维结构的氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)薄膜,以该三维薄膜作为掩膜进行各向异性腐蚀,该工艺可以应用于MEMS微悬空结构的制作。利用该工艺成功地在单片n-Si(100)衬底上完成了一种十字梁结构的释放,并对腐蚀的过程和工艺参数进行了研究。     

28 nm多晶硅硬掩模刻蚀中的棒状颗粒缺陷与对策分析

在摩尔定律的影响下,半导体制造的线宽尺寸逐步到达极限。当前28 nm及以下工艺制程中,多晶硅栅极刻蚀普遍采用双层联动的硬掩模刻蚀加多晶硅刻蚀的方法,可以实现关键尺寸的有效控制,但同时也增加了颗粒缺陷的发生率。针对多晶硅硬掩模刻蚀(Polysilicon Hard Mask Etch, P1HM-ET)过程中出现的棒状颗粒缺陷,分析了缺陷的来源和形成机理。通过精准调控刻蚀结束后静电卡盘(Electrostatic-Chuck, ESC)对晶圆的释放时间和自身电荷的释放时间来加强刻蚀腔体内颗粒的清除和减小晶背静电吸附作用。结果显示,当晶圆释放时间增加2 s, ESC电荷释放时间增加6 s后,减少了约80%的棒状颗粒缺陷。通过调控相关联的工艺参数来减少缺陷,可以有效减少消耗性零件的使用,从而降低生产成本。     

Nd:YAG连续激光诱导下硅中钛过饱和掺杂研究

为了在硅中掺入过饱和的过渡金属杂质,采用自行设计的线形大功率Nd:YAG激光辐照表面溅射钛的硅片,对辐照后样品进行了俄歇电子能谱测试,利用2维热力学模型,对连续激光扫描的过程进行了热力学模拟。结果表明,硅中的钛掺杂浓度远高于钛在硅中的固溶度,钛的最高浓度在表面下方一定距离处;硅片中的最高温度并不在硅的表面,温度分布导致了钛的分布不在表面;模拟结果与实验结果吻合得较好。线形连续激光能够通过对材料表面扫描辐照的方式进行加工,实现过饱和掺杂。     

使用超声搅拌实现精密KOH各向异性体硅腐蚀

对使用超声搅拌和不加搅拌时(100)单晶硅的腐蚀特性进行了研究和对比.使用超声搅拌,可以得到光滑的、无小丘的腐蚀表面,整个硅片腐蚀深度的误差不超过1μm.实验结果表明,该方法可以有效地实现精密KOH各向异性体硅腐蚀.     

变结构反应离子刻蚀腔室流场热场的数值仿真

为了提高刻蚀的均匀性, 对400mm反应离子刻蚀(RIE)腔室建立了气体流动的连续流体模型和热传递模型, 研究了反应腔室内压强、流速和温度分布。冷却板恒温285K时, 依次改变入口流量和出口压强, 分别分析了腔室内部基片晶圆附近的流速、压强、温度的分布; 依次改变极板间距离(30mm~60mm)、进气口直径(300mm~620mm)、抽气口直径(50mm~250mm), 分析了反应腔室内气流和温度分布。结果表明, 压强分布呈现出边缘低中心高的特征, 流速呈现边缘高且中心低的特征, 且在小流量时压强的均匀性较好; 压强分布的均匀性随腔室极板间距离增加而有所提高, 且随腔室气体出口面积减小与进口面积增加也有所提高; 基片晶圆上方附近处温度场大面均匀、稳定, 几乎不受入口流量波动变化的影响, 热稳定性良好。该研究对大口径RIE腔室结构设计改进及对大口径反应离子刻蚀工艺控制具有重要意义。     

使用超声搅拌实现精密KOH各向异性体硅腐蚀

对使用超声搅拌和不加搅拌时(100)单晶硅的腐蚀特性进行了研究和对比.使用超声搅拌,可以得到光滑的、无小丘的腐蚀表面,整个硅片腐蚀深度的误差不超过1μm.实验结果表明,该方法可以有效地实现精密KOH各向异性体硅腐蚀.     

Cr掩模在硅湿法刻蚀中的应用研究

针对硅湿法刻蚀中常见的SiO2、Si3N4掩模的缺点,提出了以Cr薄膜层为刻蚀掩模的新方法,并进行了相应的试验.试验结果表明,Cr掩模湿法刻蚀技术可用于硅半导体器件的制作.此项工艺为硅湿法刻蚀加工提供了一条新的技术途径.     

Application of Line-Edge Profile Simulation to Thin-Film Deposition Processes

A computer simulation program based on a segment-motion model has been developed to investigate thin-film-deposition processes. This simulation program is used to study the physical phenomena in the thin-film-deposition process as well as the effects of different tooling configurations and operating conditions. The simulated results are compared with experimental results obtained from an electron-gun evaporator with planetary tooling and from a planarizing sputtered quartz system to verify the accuracy of the simulation and to illustrate important phenomena during the deposition process. The simulation program is also used in exploratory studies to find the optimum source angle for step coverage in a typical planetary evaporator. The step coverage is found to change only slightly for wafers at different locations on the planet, but can change significantly depending on the pattern orientation on the wafers if the wafer rotation is not independent of the planet rotation. A study of the sputtered quartz planarization process shows that the growth of different topological features can be accurately predicted from the change in deposition and etching rate as a function of the angle of incidence. In particular, the increased deposition near a conductor edge is attributed to the propagation of a growth front from the sidewall boundary conditions.     

Application of line-edge profile simulation to thin-film deposition processes

A computer simulation program based on a segment-motion model has been developed to investigate thin-film-deposition processes. This simulation program is used to study the physical phenomena in the thin-film-deposition process as well as the effects of different tooling configurations and operating conditions. The simulated results are compared with experimental results obtained from an electron-gun evaporator with planetary tooling and from a planarizing sputtered quartz system to verify the accuracy of the simulation and to illustrate imporant phenomena during the deposition process. The simulation program is also used in exploratory studies to find the optimum source angle for step coverage in a typical planetary evaporator. The step coverage is found to change only slightly for wafers at different locations on the planet, but can change significantly depending on the pattern orientation on the wafers if the wafer rotation is not independent of the planet rotation. A study of the sputtered quartz planarization process shows that the growth of different topological features can be accurately predicted from the change in deposition and etching rate as a function of the angle of incidence. In particular, the increased deposition near a conductor edge is attributed to the propagation of a growth front from the sidewall boundary conditions.     

用高分辨X射线衍射面扫描评估4H-SiC晶片结晶质量

介绍了高分辨X射线衍射(HRXRD)面扫描技术在评估4H-SiC抛光片整体结晶质量方面的应用。对4H-SiC抛光片整片及局部特定位置进行HRXRD摇摆曲线面扫描,并拟合摇摆曲线半高宽(FWHM)峰值得到的极图,观察4H-SiC抛光片表面的FWHM分布范围、分布特点和多峰聚集区。结合表面缺陷测试仪和偏振光显微镜测试方法,对因螺旋生长产生的晶界分布聚集区以及边缘高应力晶界聚集区进行了表征。二者测试结果与HRXRD摇摆曲线面扫描的结果一致。对多片样品在不同区域使用不同测试方法得到的结果均验证了HRXRD摇摆曲线面扫描可以宏观识别晶畴界面聚集区,清楚辨别出位于晶片中心附近由于螺旋生长面交界形成的晶畴界面,以及位于晶片边缘、受生长热场影响晶粒畸变产生的高应力晶畴界面。