集成电路制造工艺 课件 3.2 光刻胶

集成电路制造工艺

--光刻胶单位：江苏信息职业技术学院微电子教研室光刻胶第三章光刻工艺光刻的工艺流程本章要点先进光刻工艺介绍光刻工艺的基本原理光刻胶第三章光刻工艺光刻的工艺流程本章要点先进光刻工艺介绍光刻工艺的基本原理§3.2光刻胶一、光刻胶简介光刻胶，又称光致抗蚀剂，是由高分子聚合物（即感光剂）、溶剂和其他添加剂按一定比例配制而成。光刻工艺的原理是利用光刻胶在曝光前后溶解性的变化，即光刻胶具有光化学敏感性。按照光刻胶感光前后溶解性变化的不同，可以把光刻胶分成两大类，正性光刻胶和负性光刻胶。简称正胶和负胶。§3.2光刻胶二、光刻胶的主要性能指标光刻胶的技术参数，主要包括：灵敏度、分辨率、黏附性、抗蚀性等。灵敏度(Sensitivity)灵敏度，又称感光度，是表征光刻胶对光线敏感程度的性能指标。光刻胶的灵敏度越高，曝光过程越快。应当注意只有某一波长范围的光线才能使光刻胶发生光化学反应，也就是在这一波长范围才有最大灵敏度。S=K/ES：灵敏度K：常数E：曝光量曝光量是光照度和曝光时间的乘积灵敏度的测量方法§3.2光刻胶二、光刻胶的主要性能指标分辨率(Resolution)分辨率，是指能在光刻胶上得到的最小特征尺寸，也就是关键尺寸CD。分辨率是表征半导体工艺发展水平的重要标志之一，其对曝光设备和光刻胶自身工艺有很强的依赖性。§3.2光刻胶二、光刻胶的主要性能指标黏附性(Adherence)黏附性，是指光刻胶与衬底之间黏附的牢固程度。光刻胶的黏附性不足，会导致硅片表面的图形变形，直接影响光刻的质量。影响黏附性的因素：光刻胶本身的性质，衬底的性质和表面状态（如亲水性、疏水性），以及光刻的工艺条件等。离子徙动法测量黏附力§3.2光刻胶二、光刻胶的主要性能指标对比度(Contrast)对比度，是指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。对比度越好，形成图形的侧壁越陡峭，分辨率越好。对比度差的形貌对比度较好的形貌§3.2光刻胶二、光刻胶的主要性能指标表面张力(SurfaceTension)表面张力，是指液体中将表面分子拉向液体主体内的分子间吸引力。光刻胶应该具有比较小的表面张力，使光刻胶具有良好的流动性和覆盖能力。§3.2光刻胶三、正性光刻胶正胶重点掌握不溶性经曝光可溶性正性光刻胶定义：经曝光过的区域被溶解，而未曝光的区域被保留的一类光刻胶，称之为正性光刻胶。由于正性光刻胶的分辨率较高，因此在集成电路制造中的应用非常广泛。邻叠氮萘醌类感光机理邻叠氮萘醌类化合物经紫外光照射后，分解释放出氮气，同时分子结构进行重排，产生环的收缩作用，再经水解生成羰酸衍生物，成为能溶于碱性溶液的物质，从而显示图形。三、正性光刻胶目前最常用的正性光刻胶是重氮醌类化合物，称为DQN。四、负性光刻胶§3.2光刻胶负性光刻胶定义：经曝光过的区域被保留，而未曝光的区域被溶解的一类光刻胶，称之为负性光刻胶。负性光刻胶是最早使用的光刻胶，由于光刻后在薄膜上得到的图形与掩膜版的图形相反，故而称为负胶。对位曝光显影刻蚀去胶掩膜版光刻胶薄膜紫外光源四、负性光刻胶负性光刻胶主要有两类：聚肉桂酸脂类和环化橡胶类。典型的聚乙烯醇肉桂酸酯（KPR胶）的感光机理KPR胶的特点是，在紫外光的作用下，肉桂酰基官能团里的碳碳双键发生二次聚合反应，引起聚合物分子间的交联，线状结构变成了网状结构，增加了强度，降低了聚合物在常用溶剂中的溶解能力。负胶重点掌握可溶性经曝光不溶性§3.2光刻胶四、正胶和负胶的性能比较负胶正胶优点具有较好的灵敏度有更高的光刻分辨率对硅片有良好的黏附性和对刻蚀有良好的阻挡