光刻微细加工工艺过程及应用

一

光刻微细加工工艺过程

利用照相复制与化学腐蚀相结合的技术，
在工件表面制取精密、
微细、
和复
杂薄层图形的化学加工方法，就称为光刻腐蚀，简称光刻。

光刻的基本原理是
:
利用光致抗蚀剂（或称光刻胶）感光后因光化学反应而
形成耐蚀性的特点，将掩模版上的图形刻制到被加工表面上。

光刻是一种以光复印图形和材料腐蚀相结合的表面精密加工技术。前者是使
图形复印到基片表面的光刻胶上，后者是把图形刻蚀到基片表面的各层材料
(
如
Si02
、
Si3N4
、
多晶硅、
铝等
)
上。
光刻胶上图形的复印是通过曝光和显影完成的。
限制图形重复性及分辨率的主要因素，
是图形加工过程中所涉及到的物理和化学
问题。

在集成电路生产中，
要经过多次光刻。
虽然各次光刻的目的要求和工艺条件
有所不同，但其工艺过程是基本相同的。

光刻工艺一般都要经过涂胶、前烘、曝光、显影、坚膜、刻蚀和去胶
7
个步
骤。

涂胶就是在
SiO2
或其他薄膜表面涂一层粘附良好、厚度适当、厚薄均匀的
光刻胶膜。
涂胶前的基片表面必须清洁干燥。
生产中最好在氧化或蒸发后立即涂
胶，此时基片表面清洁干燥，光刻胶的粘附性较好。涂胶的厚度要适当。

前烘就是在一定温度下，使胶膜里的溶剂缓慢挥发出来，使胶膜干燥，并增
加其粘附性和耐磨性。前烘的时间和温度随胶的种类及膜厚的不同而有所差别，
一般由实验确定。

曝光就是对涂有光刻胶的基片进行选择性的光化学反应，使曝光部分的光刻
胶在显影液中的溶解性改变，经显影后在光刻胶膜上得到和掩模相对应的图形。

显影是把曝光后的基片放在适当的溶剂里，将应去除的光刻胶膜溶除干净，
以获得刻蚀时所需要的光刻胶膜的保护图形。

坚膜是在一定温度下对显影后的基片进行烘焙，除去显影时胶膜所吸收的显
影液和残留的水分，改善胶膜与基片的粘附性，增强胶膜的抗蚀能力。

刻蚀就是用适当的刻蚀剂，
对未被胶膜覆盖的
SiO2
或其他薄膜进行刻蚀，
以
获得完整、清晰、准确的光刻图形，达到选择性扩散或金属布线的目的。光刻工
艺对刻蚀剂的要求是：
只对需要除去的物质进行刻蚀，
而对胶膜不刻蚀或刻蚀量
很小。要求刻蚀图形的边缘整齐、清晰，刻蚀液毒性小，使用方便。

去胶就是在
SiO2
或其他薄膜上的图形刻蚀出来后，把覆盖在基片上的胶膜
去除干净。

二

光刻工艺应用

光刻是制造半导体器件和大规模集成电路的关键工艺之一，并已用于刻划光
栅、线纹尺和度盘等的精密线纹。

光刻技术是开发新型

CMOS
制造工艺中的闸控功能

(gating function)
。
所有
半导体制造商都采用相同的光刻工具，
但使用工具的方法则根据制造商的专业技
术及相关要求而有所差异。