SU-8光刻胶在近紫外光(365nm-400nm)范围内光吸收度很低,且整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致,可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形;它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性;在受到紫外辐射后发生交联,是一种化学扩大负性胶,可以形成台阶等结构复杂的图形;在电镀时可以直接作为绝缘体使用。SU-具有分子量低、溶解度好、透明度高、可形成光滑膜层、玻璃化温度(Tg)低、粘度可降低、单次旋涂可得超厚膜层(650μm)、涂层厚度均匀、高宽比大(10:1)、耐化学性优异、生物相容性好(微流控芯片)的特点。SU-8光刻胶具有许多优异的性能,可以制造数百Lm甚至1000Lm厚、深宽比可达50的MEMS微结构,在一定程度上代替了LIGA技术,而成本降低,成为近年来研究的一个热点。但众所周知,SU-8对工艺参数的改变非常敏感,且固化厚的光刻胶难以彻底的消除。这些工艺参数包括衬底类型、基片预处理、前烘温度和时间、曝光时间、中烘温度和时间、显影方式和时间等。光刻误差校正技术明显提高了芯片制造的良品率。广州微纳加工技术

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。广州光刻技术光刻胶是微纳加工中微细图形加工的关键材料之一。

铝(Aluminium)是一种银白色轻金属,密度为2.70g/cm3。熔点660℃。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,难溶于水。在常温下能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝的湿法刻蚀溶液主要是磷酸、硝酸、醋酸以及水的混合溶液,其中,磷酸为主腐蚀液,硝酸为氧化剂、催化剂,醋酸作缓冲剂、活性剂,改善表面压力;腐蚀液温度越高,腐蚀速率越快。光刻工艺使用的光源为紫外全谱,之后慢慢发展到使用G线和I线紫外光作为光源。在G线和I线光刻工艺中,光刻胶的基体材料主要为酚醛树脂,其由对甲酚、间甲酚与甲醛缩合得到,采用的感光化合物为重氮萘醌化合物。其曝光显影机理主要为:(1)在未曝光区,重氮萘醌与光刻胶基体酚醛树脂会形成分子间氢键、静电相互作用等,从而起到抑制溶解的作用;(2)在曝光区,重氮萘醌在光照条件下分解生成羧酸,进而易与碱性的TMAH显影液发反应,起到促进光刻胶溶解的作用。TMAH溶液相较于氢氧化钾水溶液等碱性溶液,其不含金属离子,在先进制程中可以减小因金属离子带来的缺陷问题。
湿法腐蚀是利用腐蚀液和基片之间的化学反应。采用这种方法,虽然各向异性刻蚀并非不可能,但比各向同性刻蚀要困难得多。溶液和材料的组合有很多限制,必须严格控制基板温度、溶液浓度、添加量等条件。无论条件调整得多么精细,湿法蚀刻都难以实现1μm以下的精细加工。其原因之一是需要控制侧面蚀刻。侧蚀是一种也称为底切的现象。即使希望通过湿式蚀刻在垂直方向(深度方向)溶解材料,也不可能完全防止溶液腐蚀侧面,因此材料在平行方向的溶解将不可避免地进行。由于这种现象,湿蚀刻随机产生比目标宽度窄的部分。这样,在加工需要精密电流控制的产品时,再现性低,精度不可靠。光刻机的校准和维护是确保高质量产出的基础。

涂胶工序是图形转换工艺中重要的步骤。涂胶的质量直接影响到所加工器件的缺陷密度。为了保证线宽的重复性和接下去的显影时间,同一个样品的胶厚均匀性和不同样品间的胶厚一致性不应超过±5nm(对于1.5um胶厚±0.3%)。光刻胶的目标厚度的确定主要考虑胶自身的化学特性以及所要复制图形中线条的及间隙的微细程度。太厚胶会导致边缘覆盖或连通、小丘或田亘状胶貌、使成品率下降。在MEMS中、胶厚(烤后)在0.5-2um之间,而对于特殊微结构制造,胶厚度有时希望1cm量级。在后者,旋转涂胶将被铸胶或等离子体胶聚合等方法取代。常规光刻胶涂布工序的优化需要考虑滴胶速度、滴胶量、转速、环境温度和湿度等,这些因素的稳定性很重要。根据性质的不一样,光刻胶可以分为正胶和负胶。在工艺发展的早期,负胶一直在光刻工艺中占主导地位,随着VLSIIC和2~5微米图形尺寸的出现,负胶已不能满足要求。随后出现了正胶,但正胶的缺点是粘结能力差。湿法腐蚀多为各向同性腐蚀。广州硅材料刻蚀
实时监控和反馈系统优化了光刻工艺的稳定性。广州微纳加工技术
在反转工艺下,通过适当的工艺参数,可以获得底切的侧壁形态。这种方法的主要应用领域是剥离过程,在剥离过程中,底切的形态可以防止沉积的材料在光刻胶边缘和侧壁上形成连续薄膜,有助于获得干净的剥离光刻胶结构。在图像反转烘烤步骤中,光刻胶的热稳定性和化学稳定性可以得到部分改善。因此,光刻胶在后续的工艺中如湿法、干法蚀刻以及电镀中都体现出一定的优势。然而,这些优点通常被比较麻烦的图像反转处理工艺的缺点所掩盖。如额外增加的处理步骤很难或几乎不可能获得垂直的光刻胶侧壁结构。因此,图形反转胶更多的是被应用于光刻胶剥离应用中。与正胶相比,图形反转工艺需要反转烘烤和泛曝光步骤,这两个步骤使得曝光的区域在显影液中不能溶解,并且使曝光中尚未曝光的区域能够被曝光。没有这两个步骤,图形反转胶表现为具有与普通正胶相同侧壁的侧壁结构,只有在图形反转工艺下才能获得底切侧壁结构的光刻胶轮廓形态。广州微纳加工技术
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