[发明专利]集成电路的多重精细印刷平面微细加工工艺

说明书

本发明在“写”技术基础上，提出了一系列的集成电路无蚀刻加工工艺。在静电复印技术基础上，引入了分步转印的方法，并且提出了由半导体材料通过离子注入方法制作分步转印所需要的电控模板的方法，还提出了离子束致爆炸打印方法。

本发明涉及集成电路的平面微细电路及覆盖层无蚀刻加工方法。

发明专利CN199310003336.0提出了对于集成电路光刻加工工艺的分析，认为包括光刻在内的刻蚀工艺并不适用于集成电路微细电路的加工，刻蚀是导致集成电路加工失败的基本原因，提出了无刻蚀集成电路加工工艺原则：要刻去的部分基本加载到集成电路基片上，如果已经加载到基片上的材料绝不刻去。

CN199310003336.0基于对于针式打印机的理解，提出一种适用于集成电路加工的离子束致多重精细打印平面微细加工工艺。该专利提出的方案用离子束加热基片，离子束扫描加热、蒸发转移方案具有三方面问题，第一，能量不足，离子束中每个离子虽然具有比较高的能量，但是离子束的流强非常低，离子束所具有的能量不足以将色带加热到使转移材料蒸发的温度；第二，即使能够加热到蒸发温度，蒸发的转移材料会分布得很广，难以形成预期的线条；第三如果很热，色带的基带即便是耐高温的金属钨，仍然存在严重的变形或者破损的问题。细想起来，常见的针式打印操作要点在于通过移动“钢针”在色带上方敲击，使色带与纸接触，让色带上的油墨转移到纸上。当将其延伸推广集成电路加工，由于与书面文字比较，集成电路像素(线宽)极小，难以设置极其细小“钢针”精密地敲击集成电路加工中的“色带”，完成预期的打印操作。此外，值得关注的是，印刷技术源远流长，绝不仅不限于打印。

据初步归纳，机器“写”或者印具有数种操作模式：针式打印，激光打印或者静电复印，喷墨打印，雕版印刷、激光刻盘与磁盘读写。。

静电复印技术的原型机由美国人切斯特.卡尔逊在1938年提出。1949年，美国哈曼德公司研制出世界上第一台可以商用的干板式光电复印机。一般说来，静电复印法可以分为充电、曝光、显影、转印、分离、定影、清洁与消电等数个步骤，已经成为现代日常生活的一部分了。

本发明申请以复印以及打印为基础，提出一套集成电路材料涂铺工艺。

静电复印型的无刻蚀集成电路加工工艺基本思路比较简明：类似于硒鼓的半导体感光(平)板经过充电与曝光形成静电潜影，然后显影吸附“料粉”(如绝缘材料粉，对应于静电复印中的墨粉)，再用集成电路基片代替纸张进行转印操作，实现选区布料。烧结定影(应是一种脉冲激光加热过程)后即可实现一种材料的非刻蚀选区外延。更换料粉与图形，重复上述过程，可以实现另一种材料(如导体连线)的非刻蚀的选区外延操作。

集成电路非刻蚀掺杂(p区或n区生成)需要依赖于离子束注入操作。光学成像系统与离子束成像系统具有不同的像差形成机制。需要采取措施协调两种成像系统的像差，才能完成合格产品的加工。

当集成电路进入亚微米线宽(与光波波长相当)以后，光学缩微投影即失去意义。但是，如果换成电子束在“感光板”上书“写”图形，上述静电吸附与转移材料的无刻蚀集成电路选区材料涂铺工艺似仍有很大的拓展空间。

静电复印在集成电路加工工艺方面的可拓展空间不仅在于用电子束书写图形。静电复印应用于集成电路微细电路加工至少还应做两方面拓展。

第一，图形分步加工：当集成电路集成度很高，布线图形密集，感光板图形(潜影)的间距很小，吸附墨(料)粉的静电场相互干扰，使得图形的精度与分辨率均受到难以预料的影响，并最终导致感光板转印图形失效。

该问题的解决方案是：将高集成度的集成电路图形进行拆分，分解成为多步感光板转印加工。每步感光板转印加工的图形的间距(相对于线宽)足够大。这样，感光板每步加工操作时，图形间的静电相互干扰忽略不计，从而保证每步图形感光板转印图形具有良好的分辨率与准确性。图形每次“感光板”转印完毕后，随即进行芯片基片的定影(烧结)以及清洁与消电操作，(“感光板”也进行清洁与消电操作)，以消除本次操作对下一次操作的影响。