光刻胶(Photoresist简称PR)又称光致抗蚀剂,它是一种对光敏感的有机化合物,它受紫外光曝光后,在显影液的溶解度会发生变化。
①光刻胶作用:将掩膜板上的图形转移到晶圆表面顶层的光刻胶中;在后续工序中,保护下面的材料(刻蚀或离子注入)。
②光刻胶的成分
树脂:光刻树脂是一种惰性的聚合物基质,是用来将其他材料聚合在一起的粘合剂。光刻胶的粘附性、胶膜厚度等都是树脂给的。
感光剂:感光剂是光刻胶的核心部分,他对光形式的辐射能,特别在紫外区会发生反应。曝光时间、光源所发射光线的强度都根据感光剂的特性选择决定的。
溶剂:光刻胶中容量最大的成分,感光剂和添加剂都是固体物质,为了方便均匀的涂覆,要将他们加入溶剂进行溶解,形成液态物质,并且使之具有良好的流动性,可以通过选择方式涂布在wafer表面。
添加剂:用以改变光刻胶的某些特性,如改善光刻胶发生反射而添加染色剂。
③光刻胶的主要技术参数
分辨率:是指光刻胶可再现图形的最小尺寸。
对比度:指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。
敏感度:光刻胶上产生一个良好的图形所需一定波长光的最小能力值(或最小曝光量)。
粘滞性/黏度:衡量光刻胶流动特性参数。光刻胶中的溶剂挥发会使粘滞性增加。
粘附性:是指光刻胶与晶圆之间的粘着强度。
抗蚀性:光刻胶黏膜必须保持它的粘附性,并在后续的湿刻和干刻中保护衬体表面,这种性质被称为抗蚀性。
表面张力:液体中将表面分子拉向液体主体内分子间的吸引了。
④光刻胶的分类
根据光刻胶按照如何响应紫外光的特性可以分为两类:
正胶:曝光前对显影液不可溶,而曝光后变成了可溶的,能得到与掩膜板遮光区相同的图形。
负胶:反之
正胶与负胶优缺点:
根据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分:
传统光刻胶(正胶和负胶)
适用于紫外光(UV),I线365nm、H线405nm和G线436nm,关键尺寸在0.35um及其以上。
化学放大光刻胶(CAR)
适用于深紫外光(DUV),KrF准分子激光248nm和Arf准分子激光193nm。
⑤光刻胶的主要应用领域
模拟半导体、发光二极管(LED)、微电子机械系统(MEMS)、太阳能光伏、微流道和生物芯片、光电子器件/光子器件、封装
⑥光刻工艺流程
⑦光刻质量要求
光刻的质量直接影响到器件的性能,成品率和可靠性。
1.图形完整性好
2.尺寸准确
3.边缘整齐,线条陡直
4.图形内无针孔,图形外无小岛
5.硅片表面清洁,无底膜
6.图形套刻准确