鋁(Aluminium)是一種銀白色輕金屬,密度為2.70g/cm3。熔點660℃。易溶于稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液,難溶于水。在常溫下能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。鋁的濕法刻蝕溶液主要是磷酸、硝酸、醋酸以及水的混合溶液,其中,磷酸為主腐蝕液,硝酸為氧化劑、催化劑,醋酸作緩沖劑、活性劑,改善表面壓力;腐蝕液溫度越高,腐蝕速率越快。光刻工藝使用的光源為紫外全譜,之后慢慢發(fā)展到使用G線和I線紫外光作為光源。在G線和I線光刻工藝中,光刻膠的基體材料主要為酚醛樹脂,其由對甲酚、間甲酚與甲醛縮合得到,采用的感光化合物為重氮萘醌化合物。其曝光顯影機理主要為:(1)在未曝光區(qū),重氮萘醌與光刻膠基體酚醛樹脂會形成分子間氫鍵、靜電相互作用等,從而起到抑制溶解的作用;(2)在曝光區(qū),重氮萘醌在光照條件下分解生成羧酸,進而易與堿性的TMAH顯影液發(fā)反應(yīng),起到促進光刻膠溶解的作用。TMAH溶液相較于氫氧化鉀水溶液等堿性溶液,其不含金屬離子,在先進制程中可以減小因金屬離子帶來的缺陷問題。下一代光刻技術(shù)將探索更多光源類型和圖案化方法。貴州光刻工藝

在反轉(zhuǎn)工藝下,通過適當?shù)墓に噮?shù),可以獲得底切的側(cè)壁形態(tài)。這種方法的主要應(yīng)用領(lǐng)域是剝離過程,在剝離過程中,底切的形態(tài)可以防止沉積的材料在光刻膠邊緣和側(cè)壁上形成連續(xù)薄膜,有助于獲得干凈的剝離光刻膠結(jié)構(gòu)。在圖像反轉(zhuǎn)烘烤步驟中,光刻膠的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性可以得到部分改善。因此,光刻膠在后續(xù)的工藝中如濕法、干法蝕刻以及電鍍中都體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。然而,這些優(yōu)點通常被比較麻煩的圖像反轉(zhuǎn)處理工藝的缺點所掩蓋。如額外增加的處理步驟很難或幾乎不可能獲得垂直的光刻膠側(cè)壁結(jié)構(gòu)。因此,圖形反轉(zhuǎn)膠更多的是被應(yīng)用于光刻膠剝離應(yīng)用中。與正膠相比,圖形反轉(zhuǎn)工藝需要反轉(zhuǎn)烘烤和泛曝光步驟,這兩個步驟使得曝光的區(qū)域在顯影液中不能溶解,并且使曝光中尚未曝光的區(qū)域能夠被曝光。沒有這兩個步驟,圖形反轉(zhuǎn)膠表現(xiàn)為具有與普通正膠相同側(cè)壁的側(cè)壁結(jié)構(gòu),只有在圖形反轉(zhuǎn)工藝下才能獲得底切側(cè)壁結(jié)構(gòu)的光刻膠輪廓形態(tài)。浙江數(shù)字光刻精確的化學(xué)機械拋光(CMP)是光刻后的必要步驟。

濕法蝕刻工藝的原理是使用化學(xué)溶液將被刻蝕固體材料轉(zhuǎn)化為液體化合物。選擇性非常高,是因為所使用的腐蝕液可以非常精確地腐蝕特定薄膜。對于大多數(shù)刻蝕方案,選擇性大于100:1。濕法腐蝕必須滿足以下要求:1.不得腐蝕掩模層;2.選擇性必須高;3.蝕刻過程必須能夠通過用水稀釋來停止;4.反應(yīng)產(chǎn)物是氣態(tài)的少;5.整個過程中的蝕刻速率始終保持恒定;6.反應(yīng)產(chǎn)物一般是可溶,以避免顆粒;7.環(huán)境安全和廢液易于處置。光刻膠的粘度是一個非常重要的參數(shù),它對指導(dǎo)光刻膠的涂膠至為重要。黏度(viscosity)用于衡量光刻膠液體的可流動性。
顯影速度:顯影速率主要取決于使用的光刻膠和反轉(zhuǎn)烘烤步驟的時間和溫度。反轉(zhuǎn)烘烤的溫度越高、時間越長,光引發(fā)劑的熱分解率就越高。在常規(guī)顯影液中,顯影速率>1um/min是比較常見的,但并不是每款膠都是這樣的。底切結(jié)構(gòu)的形成:過顯的程度(光刻膠開始顯影到顯影完成的時間)對底切結(jié)構(gòu)的形成有明顯的影響。如圖3所示,在充分顯影后,隨著顯影時間的延長,底切的程度會表現(xiàn)更明顯。對于實際應(yīng)用中,建議30%的過度顯影是個比較合適的節(jié)點:在高深寬比的應(yīng)用中,必須注意,過度的底切結(jié)構(gòu)有可能會導(dǎo)致光刻膠漂膠。足夠的光刻膠厚度:在使用方向性比較好的鍍膜方式中,鍍膜材料的厚度甚至可以大于光刻膠的厚度。因為,蒸發(fā)的材料在空隙區(qū)域上緩慢地生長在一起,從而襯底上生長的材料形成一個下面大上面小的梯形截面結(jié)構(gòu)。濕法刻蝕是集成電路制造工藝采用的技術(shù)之一。

用O2等離子體對樣品整體處理,以清理顯影后可能的非望殘留。特別是負膠但也包括正膠,在顯影后會在原來膠-基板界面處殘留聚合物薄層,這個問題在結(jié)構(gòu)小于1um或大深-寬比的結(jié)構(gòu)中更為嚴重。當然過程中留膠厚度也會降低,但是影響不會太大。在刻蝕或鍍膜之前需要硬烤以去除殘留的顯影液和水,并退火以改善由于顯影過程滲透和膨脹導(dǎo)致的界面接合狀況。同時提高膠的硬度和提高抗刻蝕性。硬烤溫度一般高達120度以上,時間也在20分左右。主要的限制是溫度過高會使圖形邊緣變差以及刻蝕后難以去除。光刻機的校準和維護是確保高質(zhì)量產(chǎn)出的基礎(chǔ)。山西數(shù)字光刻
自適應(yīng)光刻技術(shù)可根據(jù)不同需求調(diào)整參數(shù)。貴州光刻工藝
剝離工藝(lift-off)是指在有光刻膠圖形的掩膜上鍍膜后,再去除光刻膠獲得圖案化的金屬的工藝。在剝離工藝中,有幾種關(guān)鍵因素影響得到的金屬形貌。1.光刻膠的厚度。光刻膠厚度需大于金屬厚度,一般光刻膠厚度在金屬厚度的三倍以上膠面上的金屬更易成功剝離。2.光刻膠種類。紫外光刻中,正膠光刻膠一般為“正梯形”,負膠光刻膠側(cè)壁形貌一般為“倒梯性”?!暗固菪巍钡墓饪棠z更容易剝離,故在剝離工藝中常使用負膠。3.鍍膜工藝。蒸發(fā)鍍膜相比濺射鍍膜在光刻膠側(cè)壁更少鍍上金屬,因此蒸發(fā)鍍膜更易剝離。貴州光刻工藝