芯片光刻的流程詳解（一）

在集成電路的制造過(guò)程中，有一個(gè)重要的環(huán)節(jié)——光刻，正因?yàn)橛辛怂?，我們才能在微小的芯片上?shí)現(xiàn)功能?，F(xiàn)代刻劃技術(shù)可以追溯到190年以前，1822年法國(guó)人Nicephore niepce在各種材料光照實(shí)驗(yàn)以后，開(kāi)始試圖復(fù)一種刻蝕在油紙上的印痕（圖案)，他將油紙放在一塊玻璃片上，玻片上涂有溶解在植物油中的瀝青。經(jīng)過(guò)2、3小時(shí)的日曬，透光部分的瀝青明顯變硬，而不透光部分瀝青依然軟并可被松香和植物油的混合液洗掉。通過(guò)用強(qiáng)酸刻蝕玻璃板，Niepce在1827年制作了一個(gè)d’Amboise主教的雕板相的產(chǎn)品。

Niepce的發(fā)明100多年后，即第二次大戰(zhàn)期間才應(yīng)用于制作印刷電路板，即在塑料板上制作銅線路。到1961年光刻法被用于在Si上制作大量的微小晶體管，當(dāng)時(shí)分辨率5um，如今除可見(jiàn)光光刻之外，更出現(xiàn)了X-ray和荷電粒子刻劃等更高分辨率方法。

光刻膠由光引發(fā)劑、樹(shù)脂、溶劑等基礎(chǔ)組分組成，又被稱(chēng)為光致抗蝕劑，這是一種對(duì)光非常敏感的化合物。此外，光刻膠中還會(huì)添加光增感劑、光致產(chǎn)酸劑等成分來(lái)達(dá)到提高光引發(fā)效率、優(yōu)化線路圖形精密度的目的。在受到紫外光曝光后，它在顯影液中的溶解度會(huì)發(fā)生變化。

分類(lèi)

根據(jù)光刻膠按照如何響應(yīng)紫外光的特性可以分為兩類(lèi)。

正膠

曝光前對(duì)顯影液不可溶，而曝光后變成了可溶的，能得到與掩模板遮光區(qū)相同的圖形。

優(yōu)點(diǎn)：分辨率高、對(duì)比度好。

缺點(diǎn)：粘附性差、抗刻蝕能力差、高成本。

靈敏度：曝光區(qū)域光刻膠完全溶解時(shí)所需的能量

負(fù)膠egative






Photo Resist）

與正膠反之。

優(yōu)點(diǎn)： 良好的粘附能力和抗刻蝕能力、感光速度快。

缺點(diǎn)： 顯影時(shí)發(fā)生變形和膨脹，導(dǎo)致其分辨率。

靈敏度：保留曝光區(qū)域光刻膠原始厚度的50%所需的能量。

含硅光刻膠

為了避免光刻膠線條的倒塌，線寬越小的光刻工藝，就要求光刻膠的厚度越薄。在20nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，光刻膠的厚度已經(jīng)減少到了100nm左右。但是薄光刻膠不能有效的阻擋等離子體對(duì)襯底的刻蝕 [2]  。為此，研發(fā)了含Si的光刻膠，這種含Si光刻膠被旋涂在一層較厚的聚合物材料（常被稱(chēng)作Underlayer），其對(duì)光是不敏感的。曝光顯影后，利用氧等離子體刻蝕，把光刻膠上的圖形轉(zhuǎn)移到Underlayer上，在氧等離子體刻蝕條件下，含Si的光刻膠刻蝕速率遠(yuǎn)小于Underlayer，具有較高的刻蝕選擇性 [2]  。含有Si的光刻膠是使用分子結(jié)構(gòu)中有Si的有機(jī)材料合成的，例如硅氧烷，，含Si的樹(shù)脂等