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半导体制造工艺中的光刻技术知识!

发布于 2025-07-10 19:36 阅读(

  

半导体制造工艺中的光刻技术知识

  光刻是一种利用类似于洗印照片的原理通过曝光和选择性化学腐蚀等工序将掩膜版上的集成电路图形印制到硅片上的精密表面加工技术。它先采用照相复印的方法,将事先制好的光刻版上的图形精确地、重复地印在涂有感光胶的SiO2层(或Al层)上,然后利用光刻胶的选择性保护作用,对SiO2层(或A1层)进行选择性化学腐蚀,从而在Si02层(或Al层上)刻出与光刻版相应的图形。

  一般采用旋涂法。涂胶的关键是控制胶膜的厚度与膜厚的均匀性。胶膜的厚度决定于光刻胶的粘度和旋转速度。

  接近式曝光:在硅片和掩膜版之间有一个很小的间隙(10~25m),可以大大减小掩膜版的损伤,分辨率较低

  投影式曝光:利用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上的曝光方法,目前用的最多的曝光方式

  将曝光后的硅片放到显影液中。对于负胶,显影液将溶解掉未曝光区的胶膜;对于正胶,显影液将溶解曝光区的胶膜。几乎所有的正胶都使用碱性显影液,如KOH水溶液。

  显影过程中光刻胶膜会发生膨胀。正胶的膨胀可以忽略,而负胶的膨胀则可能使图形尺寸发生变化。

  显影过程对温度非常敏感。显影过程可影响光刻胶的对比度,从而影响光刻胶的剖面形状。

  清洁、干燥的硅片表面能与光刻胶保持良好的粘附并有利于获得平坦均匀的光刻胶涂层。

  原因:绝大多数光刻胶所含的高分子聚合物是疏水的,而氧化物表面的羟基是亲水的,两者表面粘附性不好。

  亲水的带羟基的硅烷醇→疏水的硅氧烷结构,既易与衬底圆片表面粘合,另一面又易与光刻胶粘合。

  曝光的目的是要用尽可能短的时间使光刻胶充分感光,在显影后获得尽可能高的留膜率,近似垂直的光刻胶侧壁和可控的线宽。

  显影就是用溶剂去除曝光部分(正胶)或未曝光部分(负胶)的光刻胶,在硅片上形成所需的光刻胶图形。

  显影液:含水的碱性显影液,如,TMAH(四甲基氢氧化胺水溶液),KOH等。

  返工:如果确定有缺陷和其他问题,晶片并不需要废弃,可以去除光刻胶,再重做。这个工艺对晶片几乎没有损害.

  SiO2、SiN、多晶硅等非金属材料一般采用浓硫酸去胶。由于浓硫酸去胶时碳被还原析出,微小的碳粒会污染衬底表面,因而必须在浓硫酸中加入H2O2等强氧化剂,使碳被氧化为CO2溢出。浓硫酸与H2O2的比值为3:1

  酸性腐蚀液对铝、铬等金属具有较强的腐蚀作用,因此金属衬底的去胶需要专门的有机去胶剂。通常这类去胶剂中加入了三氯乙烯作为涨泡剂,因此去胶后要用三氯乙烯和甲醇进行中间清洗,由于去胶液和三氯乙烯都是有毒物质,处理比较困难

  干法去胶与湿法去胶相比有以下优点:操作简单安全;过程中引入污染的可能性小;能与干法腐蚀在同一设备中进行;不损伤下层衬底K8凯发官网平台入口