广州光刻工艺 广东省科学院半导体研究所供应

剥离工艺（lift-off）是指在有光刻胶图形的掩膜上镀膜后，再去除光刻胶获得图案化的金属的工艺。在剥离工艺中，有几种关键因素影响得到的金属形貌。1.光刻胶的厚度。光刻胶厚度需大于金属厚度，一般光刻胶厚度在金属厚度的三倍以上胶面上的金属更易成功剥离。2.光刻胶种类。紫外光刻中，正胶光刻胶一般为“正梯形”，负胶光刻胶侧壁形貌一般为“倒梯性”。“倒梯形”的光刻胶更容易剥离，故在剥离工艺中常使用负胶。3.镀膜工艺。蒸发镀膜相比溅射镀膜在光刻胶侧壁更少镀上金属，因此蒸发镀膜更易剥离。光刻机经历了5代产品发展，每次改进和创新都提升了光刻机所能实现的工艺节点。广州光刻工艺

光刻胶原料是光刻胶产业的重要环节，原料的品质也决定了光刻胶产品品质。光刻胶上游原材料是指光刻胶化学品一级原料，可以细分为感光剂、溶剂、成膜树脂及添加剂（助剂、单体等）。在典型的光刻胶组分中，一般溶剂含量占到65%-90%，成膜树脂占5%-25%，感光剂及添加剂占15%以下。我国对光刻胶及化学品的研究起步较晚，尽管取得了一定成果，但技术水平仍与国际水平相差较大，作为原料的主要化学品仍然需要依赖进口。同时在当前市场中，受光刻胶产品特性影响，光刻胶用原材料更偏向于客制化产品，原材料需要满足特定的分析结构、分子量、纯度以及粒径控制等。广州光刻加工平台光刻胶的选择直接影响芯片的性能和良率。

通过光刻技术制作出的微纳结构需进一步通过刻蚀或者镀膜，才可获得所需的结构或元件。刻蚀技术，是按照掩模图形对衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的技术，可分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀较普遍、也是成本较低的刻蚀方法，大部份的湿刻蚀液均是各向同性的，换言之，对刻蚀接触点之任何方向腐蚀速度并无明显差异。而干刻蚀采用的气体，或轰击质量颇巨，或化学活性极高，均能达成刻蚀的目的。其较重要的优点是能兼顾边缘侧向侵蚀现象极微与高刻蚀率两种优点。干法刻蚀能够满足亚微米/纳米线宽制程技术的要求，且在微纳加工技术中被大量使用。

泛曝光是在不使用掩膜的曝光过程，会对未暴露的光刻胶区域进行曝光，从而可以在后续的显影过程被溶解显影。为了使光刻胶轮廓延伸到衬底，(衬底附近)光刻胶区域也应获得足够的曝光剂量。泛曝光的剂量过大并不会影响后续的工艺过程，因为曝光区域的光刻胶在反转烘烤过程中已经不再感光。因此，我们建议泛曝光的剂量至少是在正胶工艺模式下曝光相同厚度的光刻胶胶膜所需要剂量的两到三倍。特别是在厚胶的情况下(>3um胶厚)，在泛曝光时下面这些情况也要考虑同样的事情，这也与后正胶的曝光相关:由于光刻胶在反转烘烤步骤后是不含水分，而DNQ基光刻胶的曝光过程是需要水的，因此在泛曝光前光刻胶也需时间进行再吸水过程。由于泛曝光的曝光剂量较大，曝光过程中氮的释放可能导致气泡或裂纹的形成。光刻过程中的掩模版误差必须严格控制在纳米级。

基于掩模板图形传递的光刻工艺可制作宏观尺寸的微细结构，受光学衍射的极限，适用于微米以上尺度的微细结构制作，部分优化的光刻工艺可能具有亚微米的加工能力。例如，接触式光刻的分辨率可能到达0.5μm，采用深紫外曝光光源可能实现0.1μm。但利用这种光刻技术实现宏观面积的纳米/亚微米图形结构的制作是可欲而不可求的。近年来，国内外比较多学者相继提出了超衍射极限光刻技术、周期减小光刻技术等，力求通过曝光光刻技术实现大面积的亚微米结构制作，但这类新型的光刻技术尚处于实验室研究阶段。在硅材料刻蚀当中，硅针的刻蚀需要用到各向同性刻蚀，硅柱的刻蚀需要用到各项异性刻蚀。广州氮化镓材料刻蚀

干法刻蚀能够满足亚微米/纳米线宽制程技术的要求，且在微纳加工技术中被大量使用。广州光刻工艺

湿法刻蚀利用化学溶液溶解晶圆表面的材料，达到制作器件和电路的要求。湿法刻蚀化学反应的生成物是气体、液体或可溶于刻蚀剂的固体。包括三个基本过程：刻蚀、冲洗和甩干。湿法蚀刻的微观反应过程，首先溶液里的反应物利用浓度差通过扩散作用达到被蚀刻薄膜表面，然后反应物与薄膜表面的分子产生化学反应，并产生各种生成物，生成物通过扩散作用到达溶液中，随着溶液被排出。湿法蚀刻的影响因素分别为：反应温度，溶液浓度，蚀刻时间和溶液的搅拌作用。根据化学反应原理，温度越高，反应物浓度越大，蚀刻速率越快，蚀刻时间越短，搅拌作用可以加速反应物和生成物的质量传输，相当于加快扩散速度，增加反应速度。湿法蚀刻的影响因素分别为：反应温度，溶液浓度，蚀刻时间和溶液的搅拌作用。根据化学反应原理，温度越高，反应物浓度越大，蚀刻速率越快，蚀刻时间越短，搅拌作用可以加速反应物和生成物的质量传输，相当于加快扩散速度，增加反应速度。广州光刻工艺