铝(Aluminium)是一种银白色轻金属,密度为2.70g/cm3。熔点660℃。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,难溶于水。在常温下能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝的湿法刻蚀溶液主要是磷酸、硝酸、醋酸以及水的混合溶液,其中,磷酸为主腐蚀液,硝酸为氧化剂、催化剂,醋酸作缓冲剂、活性剂,改善表面压力;腐蚀液温度越高,腐蚀速率越快。光刻工艺使用的光源为紫外全谱,之后慢慢发展到使用G线和I线紫外光作为光源。在G线和I线光刻工艺中,光刻胶的基体材料主要为酚醛树脂,其由对甲酚、间甲酚与甲醛缩合得到,采用的感光化合物为重氮萘醌化合物。其曝光显影机理主要为:(1)在未曝光区,重氮萘醌与光刻胶基体酚醛树脂会形成分子间氢键、静电相互作用等,从而起到抑制溶解的作用;(2)在曝光区,重氮萘醌在光照条件下分解生成羧酸,进而易与碱性的TMAH显影液发反应,起到促进光刻胶溶解的作用。TMAH溶液相较于氢氧化钾水溶液等碱性溶液,其不含金属离子,在先进制程中可以减小因金属离子带来的缺陷问题。通过重复进行Si蚀刻、聚合物沉积、底面聚合物去除,可以进行纵向的深度蚀刻,侧壁的凹凸因形似扇贝。重庆半导体微纳加工

掩膜对准光刻及步进投影式光刻机中常用汞灯作为曝光光源,其发射光谱包括g-(波长435nm)、h-(波长405nm)和i-线(波长365nm)。一个配有350wHg灯的6英寸掩模对准器通常能获得大约光输出。15–30mw/cm2,i-线强度通常大约占全部三条线总光强的40%。LED作为近年来比较常见的UV光源在掩膜对准式光刻系统中比较常见,其相比于汞灯光源其优点是冷光源,不会对光刻胶产生辐照加热,避免光刻胶受热变形。除了Hg灯,具有合适波长的激光器也是光刻胶曝光的合适光源。由于光引发剂的光谱吸收带不会在某一特定波长突然终止,相应的适应剂量也会暴露在比数据表中所示范围高约10nm的波长处,但这延长了需要直写的时间。另外,在干涉光刻中也常常用的例如He-Cd(328nm)作为光源,其同样能对大部分i-线胶进行曝光。激光器光刻工艺图形反转胶的显影过程。

SU-8光刻胶在近紫外光(365nm-400nm)范围内光吸收度很低,且整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致,可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形;它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性;在受到紫外辐射后发生交联,是一种化学扩大负性胶,可以形成台阶等结构复杂的图形;在电镀时可以直接作为绝缘体使用。SU-具有分子量低、溶解度好、透明度高、可形成光滑膜层、玻璃化温度(Tg)低、粘度可降低、单次旋涂可得超厚膜层(650μm)、涂层厚度均匀、高宽比大(10:1)、耐化学性优异、生物相容性好(微流控芯片)的特点。SU-8光刻胶具有许多优异的性能,可以制造数百Lm甚至1000Lm厚、深宽比可达50的MEMS微结构,在一定程度上代替了LIGA技术,而成本降低,成为近年来研究的一个热点。但众所周知,SU-8对工艺参数的改变非常敏感,且固化厚的光刻胶难以彻底的消除。这些工艺参数包括衬底类型、基片预处理、前烘温度和时间、曝光时间、中烘温度和时间、显影方式和时间等。
光刻是集成电路和半导体器件制造工艺中的关键性技术,其工艺质量直接影响器件成品率、可靠性、器件性能以及使用寿命等参数指标的稳定和提高,就目前光刻工艺而言,工艺设备的稳定性、工艺材料以及人工参与的影响等都会对后续器件成品率及可靠性产生影响。利用光刻机发出的光通过具有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光,光刻胶见光后会发生性质变化,从而使光罩上得图形复印到薄片上,从而使薄片具有电子线路图的作用。这就是光刻的作用,类似照相机照相。照相机拍摄的照片是印在底片上,而光刻刻的不是照片,而是电路图和其他电子元件。简单点来说,光刻机就是放大的单反,光刻机就是将光罩上的设计好集成电路图形通过光线的曝光印到光感材料上,形成图形。多重曝光技术为复杂芯片设计提供了可能。

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。UV-LED 光源具有光强更高、稳定性更好的特点。上海材料刻蚀公司
自适应光刻技术可根据不同需求调整参数。重庆半导体微纳加工
第三代为扫描投影式光刻机。中间掩模版上的版图通过光学透镜成像在基片表面,有效地提高了成像质量,投影光学透镜可以是1∶1,但大多数采用精密缩小分步重复曝光的方式(如1∶10,1∶5,1∶4)。IC版图面积受限于光源面积和光学透镜成像面积。光学曝光分辨率增强等光刻技术的突破,把光刻技术推进到深亚微米及百纳米级。第四代为步进式扫描投影光刻机。以扫描的方式实现曝光,采用193nm的KrF准分子激光光源,分步重复曝光,将芯片的工艺节点提升一个台阶。实现了跨越式发展,将工艺推进至180~130nm。随着浸入式等光刻技术的发展,光刻推进至几十纳米级。第五代为EUV光刻机。采用波长为13.5nm的激光等离子体光源作为光刻曝光光源。即使其波长是193nm的1/14,几乎逼近物理学、材料学以及精密制造的极限。重庆半导体微纳加工