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。湿法刻蚀较普遍、也是成本较低的刻蚀方法,大部份的湿刻蚀液均是各向同性的。河南功率器件光刻

光刻机被称作“现代光学工业之花”,生产制造全过程极为繁杂,一台光刻机的零配件就达到10万个。ASML光刻机也不是荷兰以一国之力造出的,ASML公司的光刻机采用了美国光源设备及技术工艺,也选用了德国卡尔蔡司的光学镜头先进设备,绝大多数零部件都需用从海外进口,汇聚了全世界科技强国的科技,才可以制作出一台光刻机。上海微电子占有着中国80%之上的市场占有率,现阶段中国销售市场上绝大多数智能机都采用了上海微电子的现代化封装光刻机技术,而先前这种光刻机都在进口。现阶段,国产光刻机的困难关键在于没法生产制造高精密的零配件,ASML的零配件来源于美国、德国、日本等发达国家,而现阶段在我国还无法掌握这种技术,也很难买到。现阶段,上海微电子能够生产加工90nm的光刻机,而ASML能够生产制造7nm乃至5nm的EUV光刻机,相差還是非常大。芯片光刻加工工厂UV-LED 光源具有光强更高、稳定性更好的特点。

光刻工艺就是将光学掩膜版的图形转移至光刻胶中。掩膜版按基板材料分为树脂和玻璃基板,其中玻璃基板又包含石英玻璃,硅硼玻璃,苏打玻璃等,石英玻璃硬度高,热膨胀系数低但价格较高等主要用于高精度领域;按光学掩膜版的遮光材料可分为乳胶遮光模和硬质遮光膜,硬质遮光膜又细分为铬,硅,硅化钼,氧化铁等。在半导体领域,铬-石英版因其性能稳定,耐用性,精度高等在该领域被广泛应用。我国的光学掩膜版制作始于20世纪60年代,当时基板主要进口日本“樱花”玻璃及美国柯达玻璃。1978年,我国大连玻璃厂当时实现制版玻璃的产业化,成品率10%左右。80年代后期,基板主要采用平拉玻璃。到90年代,浮法玻璃技术技术较为成熟,开始使用浮法玻璃作为基板,2005年使用超白浮法玻璃作为基板。2010年以后,光掩模基板石英玻璃开始投产,其质量能基本满足IC产业光掩模版基板的高精度需求。随着市场对大直径硅片的需求,大尺寸玻璃基板也同时趋向于大型化,对光掩模石英玻璃基板也提出了更高的要求。
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。湿法刻蚀包括三个基本过程:刻蚀、冲洗和甩干。

湿法刻蚀是集成电路制造工艺采用的技术之一。虽然由于受其刻蚀的各向同性的限制,使得大部分的湿法刻蚀工艺被具有各向异性的干法刻蚀替代,但是它在尺寸较大的非关键层清洗中依然发挥着重要的作用。尤其是在对氧化物去除残留与表皮剥离的刻蚀中,比干法刻蚀更为有效和经济。湿法刻蚀的对象主要有氧化硅、氮化硅、单晶硅或多晶硅等。湿法刻蚀氧化硅通常采用氢氟酸(HF)为主要化学载体。为了提高选择性,工艺中采用氟化铵缓冲的稀氢氟酸。为了保持pH值稳定,可以加入少量的强酸或其他元素。掺杂的氧化硅比纯氧化硅更容易腐蚀。湿法化学剥离(WetRemoval)主要是为了去除光刻胶和硬掩模(氮化硅)。热磷酸(H3PO4)是湿法化学剥离去除氮化硅的主要化学液,对于氧化硅有较好的选择比。在进行这类化学剥离工艺前,需要将附在表面的氧化硅用HF酸进行预处理,以便将氮化硅均匀地消除掉。边缘效应管理是光刻工艺中的一大挑战。安徽氧化硅材料刻蚀
速度和加速度是决定匀胶获得薄膜厚度的关键因素。河南功率器件光刻
目前,国内光刻胶原材料市场基本被国外厂商垄断,尤其是树脂和感光剂高度依赖于进口,国产化率很低,由此增加了国内光刻胶生产成本以及供应链风险。国内企业基于危机意识在上游原材料领域已展开相关布局。从上市公司在光刻胶原材料的布局情况来看,溶剂方面有百川股份、怡达股份等,单体有华懋科技(投资徐州博康)、联瑞新材等,树脂有彤程新材、圣泉集团、强力新材等,光引发剂有强力新材等。在这之中,徐州博康作为光刻胶全产业链选手,在国内光刻胶这条赛道上,已经实现了从单体到树脂、光酸、配套溶剂到光刻胶产品的全产业链生产能力。河南功率器件光刻