MEMS光刻技术

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。光学系统的优化设计是提升光刻精度的关键。MEMS光刻技术

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。云南氮化镓材料刻蚀湿法刻蚀具有非常好的选择性和高刻蚀速率。

曝光显影后存留在光刻胶上的图形（被称为当前层（currentlayer）必须与晶圆衬底上已有的图形（被称为参考层（referencelayer））对准。这样才能保证器件各部分之间连接正确。对准误差太大是导致器件短路和断路的主要原因之一，它极大地影响器件的良率。在集成电路制造的流程中，有专门的设备通过测量晶圆上当前图形（光刻胶图形）与参考图形（衬底内图形）之间的相对位置来确定套刻的误差（overlay）。套刻误差定量地描述了当前的图形相对于参考图形沿X和Y方向的偏差，以及这种偏差在晶圆表面的分布。与图形线宽（CD）一样，套刻误差也是监测光刻工艺好坏的一个关键指标。理想的情况是当前层与参考层的图形正对准，即套刻误差是零。为了保证设计在上下两层的电路能可靠连接，当前层中的某一点与参考层中的对应点之间的对准偏差必须小于图形间距的1／3。

光刻对准技术是曝光前一个重要步骤作为光刻的三大主要技术之一，一般要求对准精度为细线宽尺寸的1/7---1/10。随着光刻分辨力的提高，对准精度要求也越来越高，例如针对45am线宽尺寸，对准精度要求在5am左右。受光刻分辨力提高的推动，对准技术也经历迅速而多样的发展。从对准原理上及标记结构分类，对准技术从早期的投影光刻中的几何成像对准方式，包括视频图像对准、双目显微镜对准等，一直到后来的波带片对准方式、干涉强度对准、激光外差干涉以及莫尔条纹对准方式。匀胶机的转速精度是一项重要的指标。

曝光后烘烤是化学放大胶工艺中很关键，也是反应机理很复杂的一道工序。后烘过程中，化学放大胶内存在多种反应机制，情况复杂并相互影响。例如各反应基团的扩散，蒸发将导致抗蚀刑的组成分布梯度变化：基质树脂中的去保护基团会引起胶膜体积增加但当烘烤温度达到光刻胶的玻璃化温度时基质树脂又并始变得稠密两者同时又都会影响胶膜中酸的扩散，且影响作用相反。这众多的反应机制都将影响到曝光图形，因此烘烤的温度、时间和曝光与烘烤之间停留的时间间隔都是影响曝光图形线宽的重要因素。涂胶工序是图形转换工艺中的重要的步骤。湖南硅片光刻

光刻技术革新正带领着集成电路产业的变革。MEMS光刻技术

用O2等离子体对样品整体处理，以清理显影后可能的非望残留。特别是负胶但也包括正胶，在显影后会在原来胶-基板界面处残留聚合物薄层，这个问题在结构小于1um或大深-宽比的结构中更为严重。当然过程中留胶厚度也会降低，但是影响不会太大。在刻蚀或镀膜之前需要硬烤以去除残留的显影液和水，并退火以改善由于显影过程渗透和膨胀导致的界面接合状况。同时提高胶的硬度和提高抗刻蚀性。硬烤温度一般高达120度以上，时间也在20分左右。主要的限制是温度过高会使图形边缘变差以及刻蚀后难以去除。MEMS光刻技术