光刻微細加工工藝過程及應用

一

光刻微細加工工藝過程

利用照相復制與化學腐蝕相結合的技術，
在工件表面制取精密、
微細、
和復
雜薄層圖形的化學加工方法，就稱為光刻腐蝕，簡稱光刻。

光刻的基本原理是
:
利用光致抗蝕劑（或稱光刻膠）感光后因光化學反應而
形成耐蝕性的特點，將掩模版上的圖形刻制到被加工表面上。

光刻是一種以光復印圖形和材料腐蝕相結合的表面精密加工技術。前者是使
圖形復印到基片表面的光刻膠上，后者是把圖形刻蝕到基片表面的各層材料
(
如
Si02
、
Si3N4
、
多晶硅、
鋁等
)
上。
光刻膠上圖形的復印是通過曝光和顯影完成的。
限制圖形重復性及分辨率的主要因素，
是圖形加工過程中所涉及到的物理和化學
問題。

在集成電路生產中，
要經過多次光刻。
雖然各次光刻的目的要求和工藝條件
有所不同，但其工藝過程是基本相同的。

光刻工藝一般都要經過涂膠、前烘、曝光、顯影、堅膜、刻蝕和去膠
7
個步
驟。

涂膠就是在
SiO2
或其他薄膜表面涂一層粘附良好、厚度適當、厚薄均勻的
光刻膠膜。
涂膠前的基片表面必須清潔干燥。
生產中最好在氧化或蒸發后立即涂
膠，此時基片表面清潔干燥，光刻膠的粘附性較好。涂膠的厚度要適當。

前烘就是在一定溫度下，使膠膜里的溶劑緩慢揮發出來，使膠膜干燥，并增
加其粘附性和耐磨性。前烘的時間和溫度隨膠的種類及膜厚的不同而有所差別，
一般由實驗確定。

曝光就是對涂有光刻膠的基片進行選擇性的光化學反應，使曝光部分的光刻
膠在顯影液中的溶解性改變，經顯影后在光刻膠膜上得到和掩模相對應的圖形。

顯影是把曝光后的基片放在適當的溶劑里，將應去除的光刻膠膜溶除干凈，
以獲得刻蝕時所需要的光刻膠膜的保護圖形。

堅膜是在一定溫度下對顯影后的基片進行烘焙，除去顯影時膠膜所吸收的顯
影液和殘留的水分，改善膠膜與基片的粘附性，增強膠膜的抗蝕能力。

刻蝕就是用適當的刻蝕劑，
對未被膠膜覆蓋的
SiO2
或其他薄膜進行刻蝕，
以
獲得完整、清晰、準確的光刻圖形，達到選擇性擴散或金屬布線的目的。光刻工
藝對刻蝕劑的要求是：
只對需要除去的物質進行刻蝕，
而對膠膜不刻蝕或刻蝕量
很小。要求刻蝕圖形的邊緣整齊、清晰，刻蝕液毒性小，使用方便。

去膠就是在
SiO2
或其他薄膜上的圖形刻蝕出來后，把覆蓋在基片上的膠膜
去除干凈。

二

光刻工藝應用

光刻是制造半導體器件和大規模集成電路的關鍵工藝之一，并已用于刻劃光
柵、線紋尺和度盤等的精密線紋。

光刻技術是開發新型

CMOS
制造工藝中的閘控功能

(gating function)
。
所有
半導體制造商都采用相同的光刻工具，
但使用工具的方法則根據制造商的專業技
術及相關要求而有所差異。