納米系統製造實驗中心(清水灣)各模組
光刻掩膜版一般指以由鉻金屬形成的圖形覆蓋的石英玻璃片。在納米系統製造中,通常需要一系列光刻掩膜版,每一個掩膜版定義一層的圖形。掩膜版被放進接觸式光刻機或步進光刻機進行曝光后會在硅片上形成圖形,步進光刻機可選擇部分曝光。使用接觸式光刻機時,掩膜上的圖形以一比一的比例呈現於硅片上;至於步進光刻機,掩膜版圖形經投射後會縮小五倍才曝光到硅片表面上。
光刻指將圖形從掩膜轉移到硅片或任何其它襯底上的複雜工序,是高度精密的照相製版印刷方法,須於零微粒的環境(“黃光區”)中進行。圖形首先從掩膜轉移到感光材料上,此感光材料被叫做光刻膠,然後再以化學刻蝕或等離子體刻蝕技術從光刻膠轉移到硅片表面的薄膜材料上。
化學濕法刻蝕技術指完成光刻工序後,以液相蝕刻劑除去不受硬化光刻膠所保護的薄膜材料。蝕刻劑必須為高純度並經過過濾,至於使用那種蝕刻劑視乎需要刻蝕的材料而定。我們擁有多個特別設計的濕化工藝臺以及不同蝕刻劑配方以供選擇。
化學機械研磨工序是目前先進半導體晶片製造中一項突破性技術,高度精確地使硅晶片表面變得平滑,以便在晶片上建立多層複雜的電路。這道工序對保持硅晶片工藝的集成性非常重要,特別是新一代晶片的器件尺寸越來越小。
製造納米結構和納米器件的過程會用到多種薄膜。熱氧化在硅元器件製造中扮演重要的角色,是現代半導體技術的關鍵工序。二氧化硅和氮化硅等介電材料主要用作絕緣和鈍化,低壓化學氣相沉積和等離子體增強化學氣相沉積則是最常用的薄膜沉積方法。對於高電介系數材料,原子層沉積可精確地控制薄膜厚度至原子層量級,而且對於高深寬比結構都可實現到表面沉積的一致性。多晶硅由硅化過程產生,可用於柵電極和器件間互連。在晶片處理過程中,熱加工能促進氧化和薄膜沉積。其他相關的工序還有熱退火,有助我們研究不同物料的特性,或它們在不同溫度下的結構特性,熱擴散和摻雜物活化。
離子注入指將硼和磷等雜質加入硅晶片以控制晶片上不同層的多數載流子類別和電阻率。它是調節硅晶片電性能的主要方法。注入離子後,需進行熱擴散或退火處理以推進並活化已注入的摻雜物。
乾法刻蝕是微加工和納米加工最重要的工序之一,通常包括介電刻蝕、多晶硅刻蝕或導體刻蝕,視乎要從襯底上除去的薄膜類型而定。工序包括兩個基本步驟:在圖形化步驟中,所需圖形以光刻的方式轉移光刻膠上;然後是圖形轉移步驟,所需圖形以乾法刻蝕在硅本身,或絕緣或導電的沉積薄膜上。最常用的乾法刻蝕方法是反應離子刻蝕,通過這種刻蝕可實現高精度各向異性刻蝕。
在工藝過程中,對光刻、刻蝕、化學機械研磨、離子注入和化學氣相沉積等工序的測試,可以幫助我們觀察機器性能和多個關鍵工序的功能。我們擁有多種測試系統,可提供實時的非破壞性或破壞性關鍵參數測量,從而有效地監控整個工藝過程。