基于光刻工艺的微纳加工技术主要包含以下过程:掩模(mask)制备、图形形成及转移(涂胶、曝光、显影)、薄膜沉积、刻蚀、外延生长、氧化和掺杂等。在基片表面涂覆一层某种光敏介质的薄膜(抗蚀胶),曝光系统把掩模板的图形投射在(抗蚀胶)薄膜上,光(光子)的曝光过程是通过光化学作用使抗蚀胶发生光化学作用,形成微细图形的潜像,再通过显影过程使剩余的抗蚀胶层转变成具有微细图形的窗口,后续基于抗蚀胶图案进行镀膜、刻蚀等可进一步制作所需微纳结构或器件。厚胶光学光刻是一种很重要的方法和手段,具有广阔的应用前景是微纳加工技术研究中十分活跃的领域。中山光刻工艺

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。中山光刻工艺光刻技术革新正带领着集成电路产业的变革。

从对准信号上分,主要包括标记的显微图像对准、基于光强信息的对准和基于相位信息对准。对准法则是光刻只是把掩膜版上的Y轴与晶园上的平边成90º,如图所示。接下来的掩膜版都用对准标记与上一层带有图形的掩膜对准。对准标记是一个特殊的图形,分布在每个芯片图形的边缘。经过光刻工艺对准标记就永远留在芯片表面,同时作为下一次对准使用。对准方法包括:a、预对准,通过硅片上的notch或者flat进行激光自动对准b、通过对准标志,位于切割槽上。另外层间对准,即套刻精度,保证图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。
双面对准光刻机采用底部对准(BSA)技术,能实现“双面对准,单面曝光”。该设备对准精度高,适用于大直径基片。在对准过程中,图形处理技术起到了至关重要的作用。其基本工作原理是将CCD摄像头采集得到的连续模拟图像信号经图像采集卡模块的D/A转换,变为数字图像信号,然后再由图像处理模块完成对数字图像信号的运算处理,这主要包括图像预处理、图像的分割、匹配等算法的实现。为有效提取对准标记的边缘,对获取的标记图像通常要进行预处理以便提取出图像中标记的边缘,这包括:减小和滤除图像中的噪声,增强图像的边缘等。光刻胶根据其感光树脂的化学结构也可以分为光交联性、光聚合型、光分解型和化学放大型。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。

湿法刻蚀利用化学溶液溶解晶圆表面的材料,达到制作器件和电路的要求。湿法刻蚀化学反应的生成物是气体、液体或可溶于刻蚀剂的固体。包括三个基本过程:刻蚀、冲洗和甩干。湿法蚀刻的微观反应过程,首先溶液里的反应物利用浓度差通过扩散作用达到被蚀刻薄膜表面,然后反应物与薄膜表面的分子产生化学反应,并产生各种生成物,生成物通过扩散作用到达溶液中,随着溶液被排出。湿法蚀刻的影响因素分别为:反应温度,溶液浓度,蚀刻时间和溶液的搅拌作用。根据化学反应原理,温度越高,反应物浓度越大,蚀刻速率越快,蚀刻时间越短,搅拌作用可以加速反应物和生成物的质量传输,相当于加快扩散速度,增加反应速度。湿法蚀刻的影响因素分别为:反应温度,溶液浓度,蚀刻时间和溶液的搅拌作用。根据化学反应原理,温度越高,反应物浓度越大,蚀刻速率越快,蚀刻时间越短,搅拌作用可以加速反应物和生成物的质量传输,相当于加快扩散速度,增加反应速度。湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率。佛山半导体材料刻蚀
干法刻蚀能够满足亚微米/纳米线宽制程技术的要求,且在微纳加工技术中被大量使用。中山光刻工艺
当图形尺寸大于3μm时,湿法刻蚀广用于半导体生产的图形化过程。湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率,这根据刻蚀剂的温度和厚度而定。比如,氢氟酸(HF)刻蚀二氧化硅的速度很快,但如果单独使用却很难刻蚀硅。因此在使用氢氟酸刻蚀硅晶圆上的二氧化硅层时,硅衬底就能获得很高的选择性。相对于干法刻蚀,湿法刻蚀的设备便宜很多,因为它不需要真空、射频和气体输送等系统。然而当图形尺寸缩小到3μm以下时,由于湿法刻蚀为等向性刻蚀轮廓(见图2),因此继续使用湿法刻蚀作为图形化刻蚀就变得非常困难,利用湿法刻蚀处理图形尺寸小于3μm的密集图形是不可能的。由于等离子体刻蚀具有非等向性刻蚀轮廓,在更精密的图形化刻蚀中,等离子体刻蚀就逐渐取代了湿法刻蚀。湿法刻蚀因高选择性被用于剥除晶圆表面的整面全区薄膜。中山光刻工艺