台阶处光刻工艺的优化与研究

光刻胶剖面形貌和关键尺寸（CD）是光刻工艺的关键参数,而实际光刻工艺中受到前层次图形的影响,尤其是后端布线工艺受到前面工序高低台阶影响十分严重。文章基于光学干涉原理及King的胶厚理论模型和光刻胶Swing Curve曲线研究了光刻胶跨越高台阶对成像的影响,分析了造成光刻胶剖面和关键尺寸变化的主要原因。一是台阶处衬底的反射影响了光刻胶剖面形貌;二是高台阶处光刻胶厚度比正常厚度变薄导致光刻曝光条件不适用于高台阶处光刻胶。最后通过优化胶厚及增加底部抗反射层有效解决CD差异和改善光刻胶形貌。     

增黏剂(HMDS)在锑化铟光刻工艺中的应用

介绍了增黏剂(HMDS)的物化性质及其在光刻工艺中的作用,并且通过实验研究将增黏剂应用于锑化铟材料的光刻工艺,改善了锑化铟的表面状态,增强了锑化铟衬底与光刻胶的黏附性,进而在湿法腐蚀等后续工艺中提高了光刻胶的抗腐蚀性.     

新型高抗粘紫外纳米压印光刻胶的工艺研究

为了减少紫外纳米压印技术脱模过程中的接触粘附力,开发了一种新型高流动、抗粘的紫外纳米压印光刻胶。光刻胶以BMA为聚合单体,添加特定配比的交联剂和光引发剂配置而成。紫外纳米压印实验在本课题组自主研发的IL-NP04型纳米压印机上完成。实验得到光刻胶掩膜膜厚为1.21μm,结构尺寸深246nm,周期937.5nm。实验结果表明,在没有对石英模板表面进行修饰的情况下,该光刻胶依然表现出高可靠性和高图形转移分辨率,有效减少了紫外纳米压印工艺中的模板抗粘修饰的工艺步骤。     

光刻胶去胶难度渐增

无论湿法去胶还是干法去胶,光刻胶去除工艺都需要在低k材料损伤、衬底硅材料损伤与光刻胶和其残余物去除效果之间取得平衡。     

100%填充因子的硅微透镜阵列的制作

本文成功制作出了表面光滑且具有100%填充因子的硅微阵列阵列结构。制作流程包括：旋涂光刻胶,热熔融和反应离子可是转移。首先,在硅衬底上旋涂SU-8光刻胶,并光刻显影;其次,热熔融和热处理光刻胶阵列得到光刻胶微透镜阵列;最后,反应离子刻蚀转移形成硅微透镜阵列。实验表明,通过调节反应离子刻蚀气体SF6和O2的量分别到60sccm和50sccm,就可以得到无间距的硅微透镜阵列。在此种情况下,光刻胶和硅衬底的刻蚀速率比值为1:1.44。单个微透镜底端尺寸为30.1微米,高度为3微米,焦距在15.4微米到16.6微米之间。     

不同衬底材料对光刻胶剖面的影响

文章研究了在127mm硅片上分别生长金属铝和二氧化硅氮化硅叠两种IC常用材料作为衬底对光刻胶形貌的影响,其造成光刻胶形貌差的原因是金属底部反射率高导致光刻胶侧面曝光和入射光通过二氧化硅氮化硅叠层厚度的光程差正好为光源波长的整数倍,从而导致光刻胶底部干涉光同相位。通过增加底部抗反射层和调整最佳膜层厚度解决了在这两种衬底材料下光刻胶形貌差的问题。     

简讯

为了改善聚酰亚胺树脂钝化工艺中聚酰亚胺树脂与半导体以及金属表面的粘附性问题,不久前日本富士通有限公司提出了一种新的方法来解决这一问题.其具体做法是:(1)在刻铝后的片子上涂聚酰亚胺树脂前,先涂一层正性光刻胶;(2)对正性光刻胶进行高温热处理,(这时需用N_2保护)使之趋于热稳定;(3)把聚酰亚胺树脂涂在正性光刻胶之上,这样就把正性光刻胶做为永久层保留下来;(4)对聚酰亚胺树脂进行高温热处理,使之固化.(5)光刻引线孔,去掉引线孔处的聚酰亚胺树脂,露出压焊点.由于在片子表面与聚酰亚胺树脂之间加入了一层正性光刻胶的过渡层,从而使聚酰亚胺树脂与表面的粘附性大大提高.     

常压射频低温冷等离子体清洗光刻胶研究

介绍了一种新型的常压射频低温冷等离子体放电设备,用该设备进行了清洗光刻胶的工艺实验研究.实验结果表明:在100mm硅片表面涂上9912光刻胶,用等离子体进行清洗的速率可达500nm/min,测量了清洗速率与放电功率、氧气流量和衬底温度之间的变化关系;并对离子注入(B ,5×1015cm-2)后的光刻胶进行了清洗实验,得到清洗速率为300nm/min.清洗后的电镜分析证明,经等离子体清洗后,硅片表面无损伤、无残胶.     

LED用图形化蓝宝石衬底的干法刻蚀工艺

近年来,图形化蓝宝石衬底(PSS)作为GaN基LED外延衬底材料被广泛应用。采用感应耦合等离子体(ICP)技术对涂覆有光刻胶阵列图案的蓝宝石衬底进行刻蚀。通过研究及优化不同ICP刻蚀工艺参数对刻蚀速率和选择比的影响,分别成功制备出蒙古包形和圆锥形图形化蓝宝石衬底片,并在其表面完成InGaN/GaN多量子阱外延及芯片工艺。借助光致发光和电致发光等手段测试其LED器件的光电学性能。实验结果发现圆锥形的图形化蓝宝石衬底拥有更强的光功率和更窄的半峰宽,说明这种形貌的衬底在GaN外延时有效减少了晶格失配造成的缺陷,提高了晶体质量,从而更有效地增加LED出光效率。     

对胶体球光刻中单层胶体晶体曝光特性的研究

对胶体球光刻中单层胶体晶体(MCC)的曝光特性进行了研究。利用磁控溅射的方法在蓝宝石衬底上生长SiO2薄膜并旋涂光刻胶,通过固液界面自组装的方法在光刻胶上制备了单层胶体晶体。胶体球光刻利用单层胶体晶体作为微透镜阵列,通过紫外曝光的方法在光刻胶上制备微孔阵列。光刻胶上图形的周期性与胶体球的直径有关,并且大直径的胶体球的聚光性能要强于小直径胶体球,在曝光过程中随着曝光时间的增加,由于曝光量的增加以及光刻胶的漂白现象,光刻胶上微孔的尺寸也在增加。最后以曝光后的光刻胶为掩膜,将感应耦合等离子体刻蚀技术(ICP)以及湿法腐蚀相结合,制备出了图形化蓝宝石(PSS)衬底。     

SU-8胶与基底结合特性的实验研究

SU-8胶是一种负性、环氧树脂型、近紫外线光刻胶。它适于制作超厚、高深宽比的MEMS微结构。为电铸造出金属微结构，通常需要采用金属基底。但SU-8胶对金属基底的结合力通常不好，因而限制了其深宽比的提高。从SU-8胶与基底的浸润性、基底表面粗糙度以及基底对近光紫外光的折射特性入手，对SU-8胶与基底的结合力进行分析，首次指出：在近紫外光的折射率高的基底与SU-8胶有很好的结合性。经实验得出经过氧化处理的TI片的SU-8胶的结合性强。这有利于为MEMS提供低成本，高深宽比的金属微结构。     

烘箱HMDS预处理程序优化

烘箱HMDS预处理系统在提高光刻胶与硅片的黏附性方面具有很多优越性。文章通过对烘箱HMDS预处理过程的工作温度、PRIME时间、PRIME后保持时间等参数的优化实验,得到了最佳的烘箱HMDS预处理程序。通过提高烘箱工作温度（150C）、减少PRIME时间（0．5min）和增加PRIME后保持时间（5min）,最终降低了HMDS处理后的硅片接触角,进而降低了光刻胶28％的用量。本方法已经验证在本次开发中,其工艺稳定,完全适用于生产线量产。     

用于HDI的新型感光抗蚀材料与图形转移技术

随着高密度互连(HDI)技术的发展,IC封装密度的提高,高解析度(分辨率)、均一性良好的超薄感光抗蚀膜成为必然需求,文中介绍了电沉积技术(ED)成膜的方法、原理以及相应的图形转移技术,并与传统干膜、旋涂成膜工艺进行对比,结果表明ED膜具有良好的粘附力、很高解析度以及精确的图形精度。     

基于UV-LIGA技术的微注塑金属模具的工艺研究

介绍了一种新颖的微注塑模具的制作方法———无背板生长法,它是利用负性厚SU-8光刻胶,通过低成本的UV-LIGA表面微加工工艺,直接在金属基板上电铸镍图形而制作完成的。讨论了SU-8胶与基底的结合特性以及几种去除SU-8胶的有效方法,所制作的微注塑模具已用于微注塑加工中。无背板生长工艺的突出优点是微电铸时间短、模具质量高,而且还适合于制作其他微机械组件,是目前MEMS领域中比较有发展前途的加工方法。     

A new concept for making fine line substrate for active component in polymer

Miniaturization in electronics means finer lines and smaller vias in substrate technology. Very fine lines on the substrate are difficult to produce by conventional PWB manufacturing means. Thick copper layers are difficult to etch and the accuracy of conventional dry film photoresist is not necessarily sufficient. On the other hand, the environmental issues force us to reduce pollution.In this paper a new concept (FSBC)^® for making thin, buried active component in polymer, non-reinforced PWB, using electroformatting, dry process (sputtering), electrical lithography and growing processes, via holes and build-up method, is described.To find reliability, tests of peel strength, roughness and some pre-treatments, which act on the adhesion of metal to the dielectric layer between circuits, have been made. Similarly in the tests, the capability of the electrodeposited photosensitive lithography has been compared with the results of the dry and the spin coated liquid films.     

GaAs(100)面光栅皱折的形成

使用光致抗蚀剂的全息干涉曝光、显影方法在GaAs(100)面衬底上形成光致抗蚀剂光栅图形.采用选择化学腐蚀将光致抗蚀剂光栅浮雕图形转换到GaAs(100)面衬底上.已成功地在GaAs(100)面衬底上制作了周期为0.33微米的光栅皱折.在GaAs(100)面上的光栅皱折具有良好的V-形沟槽轮廓.     

Fabrication of a 100%fill-factor silicon microlens array

正A simple method has been developed for the fabrication of a silicon microlens array with a 100%fill factor and a smooth configuration.The microlens array is fabricated by using the processes of photoresist(SU8- 2005) spin coating,thermal reflow,thermal treatment and reactive ion etching(RIE).First,a photoresist microlens array on a single-polished silicon substrate is fabricated by both thermal reflow and thermal treatment technologies. A typical microlens has a square bottom with size of 25μm,and the distance between every two adjacent microlenses is 5μm.Secondly,the photoresist microlens array is transferred to the silicon substrate by RIE to fabricate the silicon microlens array.Experimental results reveal that the silicon microlens array could be formed by adjusting the quantities of the reactive ion gases of SF_6 and O_2 to proper values.In this paper,the quantities of SF_6 and O_2 are 60 sccm and 50 sccm,respectively,the corresponding etch ratio of the photoresist and the silicon substrate is 1 to 1.44.The bottom size and height of a typical silicon microlens are 30.1μm and 3μm,respectively. The focal lengths of the microlenses ranged from 15.4 to 16.6μm.     

Effects of HgCdTe on the Optical Emission of Inductively Coupled Plasmas

Inductively coupled plasmas (ICP) are the high-density plasmas of choice for processing HgCdTe and related compounds. Real-time examination of the ICP plasmas used to process HgCdTe would be desirable. In this preliminary study, the feasibility of using optical emission spectroscopy (OES) of ICP plasma used for processing HgCdTe has been examined. We have examined the utility of OES as a real-time diagnostic tool for HgCdTe device fabrication. In this preliminary study it has been found that mercury and cadmium can be detected but are dependent on several factors: sample area, material composition, etch rate, sample temperature, photoresist area, and plasma power. Furthermore, we found strong correlation between the amount of hydrogen detected by OES for samples with photoresist versus samples without photoresist while processing with hydrogen-based plasma. Hydrogen emission intensity decreased dramatically in samples with photoresist, contrary to the theory that photoresist adds hydrogen to the plasma effluent. It appears that hydrogen complexes with photoresist, reducing the global amount of hydrogen during the process. Furthermore, this phenomena may help to explain macroloading issues whereby additional photoresist area slowed HgCdTe, CdTe, and photoresist etch rates.     

SU-8光刻胶去胶工艺研究

SU-8光刻胶因具有良好的机械耐久性、聚合物水密性、介电性能、生物兼容性和抗化学腐蚀性而被广泛用于MEMS器件、生物医学和芯片封装等领域。现有制作工艺中,在不损伤器件的同时完全去除和剥离SU-8光刻胶仍是一个难题。文章研究了一种基于O₂/CF₄等离子刻蚀配合湿法刻蚀的去除方法,实现了SU-8光刻胶在硅基底、非晶无机非金属材料、电镀金属等材料上的有效去除。     

MEMS螺线管型电感器正负胶结合的加工工艺

MEMS螺线管型电感器由于具有很多优点，其用途或潜在用途相当广泛 。为了获得高质量的MEMS螺线管型电感器，在充分利用SU-8特点的基础上，结合使用正胶AZ-4000系列和负胶SU-8系列，新开发了UV-LIGA多层微加工工艺，它主要包括：在基片上溅射Cr/Cu作为电镀种子层，涂布正胶，紫外光刻得到电镀模具，电镀Cu和FeNi分别得到线圈的下层、中层和上层以及铁芯；在完成下层和中层后，分别进行一次负胶工艺以形成电绝缘层和后续结构的支撑平台，即涂布负胶覆盖较下层结构，光刻开通往较上一层的通道并使SU-8聚合、交联以满足性能要求。实验表明该工艺是可行和实用的。它除了可用于螺线管电感器的加工，还可以用来加工其它三维结构的MEMS器件。