光刻胶低介电常数材料抗反射膜材料.ppt

第一页，共二十八页，2022年，8月28日 目录 化学放大光刻胶 低介电常数材料 抗反射涂层材料 第二页，共二十八页，2022年，8月28日 化学放大光刻胶 第三页，共二十八页，2022年，8月28日 半导体光刻原理 光刻的基本原理是利用光刻胶感光后因光化学反应而形成耐蚀性的特点，将掩模板上的图形刻制到被加工表面上。 光刻半导体芯片二氧化硅的主要步骤是：　1、涂布光刻胶；　2、套准掩模板并曝光；　3、用显影液溶解未感光的光刻胶；　4、用腐蚀液溶解掉无光刻胶保护的二氧化硅层；　5、去除已感光的光刻胶。 光源 掩膜 缩图透镜 晶圆 第四页，共二十八页，2022年，8月28日 什么是光刻胶 光刻胶是一种有机化合物，它受紫外光曝光后，在显影液中的溶解度会发生变化。一般光刻胶以液态涂覆在硅片表面上，曝光后烘烤成固态。 光刻胶的作用： a、将掩膜板上的图形转移到硅片表面的氧化层中； b、在后续工序中，保护下面的材料（刻蚀或离子注入）。 集成电路制作技术是半导体制造业的关键工艺，而光刻工艺是集成电路制作的驱动力。其中光刻胶的发展便决定了光刻工艺的发展，并相应地推动着整个半导体行业的快速发展。从成本上讲，光刻工艺占整个硅片加工成本的三分之一，决定光刻工艺效果的光刻胶约占集成电路材料总成本的4%左右。 第五页，共二十八页，2022年，8月28日 光刻胶的主要技术参数 分辨率 - 区别硅片表面相邻图形特征的能力。一般用关键尺寸来衡量分辨率。形成的关键尺寸越小，光刻胶的分辨率越好。 对比度 - 指光刻胶从曝光区到非曝光区过渡的陡度。对比度越好，形成图形的侧壁越陡峭，分辨率越好。 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量值。光刻胶的敏感性对于深紫外光、极深紫外光等尤为重要。 粘滞性/黏度 - 衡量光刻胶流动特性的参数。 粘附性 - 表征光刻胶粘着于衬底的强度。光刻胶的粘附性不足会导致硅片表面的图形变形。光刻胶的粘附性必须经受住后续工艺。 抗蚀性 - 光刻胶必须保持它的粘附性，在后续的刻蚀工序中保护衬底表面。耐热稳定性、抗刻蚀能力和抗离子轰击能力。 第六页，共二十八页，2022年，8月28日 光刻胶的组成 树脂（resin/polymer）-- 光刻胶中不同材料的粘合剂，给与光刻胶的机械与化学性质（如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等）； 感光 剂，感光剂对光能发生光化学反应； 溶剂（Solvent）-- 保持光刻胶的液体状态，使之具有良好的流动性； 添加剂（Additive）-- 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等。 第七页，共二十八页，2022年，8月28日 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： 负性光刻胶。最早使用，一直到20世纪70年代。曝光区域发生交联，难溶于显影液。特性：良好的粘附能力、良好的阻挡作用、感光速度快；显影时发生变形和膨胀。所以只能用于2μm的分辨率。 正性光刻胶。20世纪70年代，有负性转用正性。正性光刻胶的曝光区域更加容易溶解于显影液。特性：分辨率高、台阶覆盖好、对比度好；粘附性差、抗刻蚀能力差、高成本。 根据光刻胶能形成图形的最小光刻尺寸来分： 传统光刻胶。适用于I线（365nm）、H线（405nm）和G线（436nm），关键尺寸在0.35μm及其以上。 化学放大光刻胶。适用于深紫外线（DUV）波长的光刻胶。KrF（248nm）和ArF（193nm）。 第八页，共二十八页，2022年，8月28日 集成电路行业主要的光刻胶 光刻胶体系 成膜树脂 感光剂 曝光波长 主要用途 环化橡胶---双叠氮负胶 环化橡胶 双叠氮化合物 紫外全谱 300-450nm 2um以上集成电路及半导体分立器件的制作。 酚醛树脂---重氮酚醛正胶 酚醛树脂 重氮酚醛化合物 G线 436nm I线 365nm 0.5um以上集成电路制作 0.35-0.5um集成电路制作 248nm光刻胶 聚对羟基苯乙烯及其衍生物 光致产酸试剂 KrF,248nm 0.25-0.15um集成电路制作 193nm光刻胶 聚酯环族丙烯酸酯及其共聚物 光致产酸试剂 ArF,193nm干法 ArF,193nm浸湿法 130nm-65nm集成电路制作，45nm以下集成电路制作 电子束光刻胶 甲基丙烯酸酯及其共聚物 光致产酸试剂 电子束 掩膜板制作 第九页，共二十八页，2022年，8月28日 化学放大光刻胶（波长：248nm, 193nm） 树脂是具有化学基团保护的聚乙烯。有保护团的树脂不溶于水；感光剂是光酸产生剂，光刻胶曝光后，在曝光区的光酸产生剂发生光化学反应会产生一种酸。该酸在曝光后热烘时，作为化学催化剂将树脂上的保护基团移走，从而