一文看懂光刻胶技术发展史

2021-05-28 10:32

按照化学结构分类；光刻胶可以分为光聚合型，光分解型，光交联型和化学放大型。光聚合型光刻胶采用烯类单体，在光作用下生成自由基，进一步引发单体聚合，最后生成聚合物；

（光聚合反应示意图）

光分解型光刻胶，采用含有重氮醌类化合物（DQN）材料作为感光剂，其经光照后，发生光分解反应，可以制成正性光刻胶；光交联型光刻胶采用聚乙烯醇月桂酸酯等作为光敏材料，在光的作用下，形成一种不溶性的网状结构，而起到抗蚀作用，可以制成负性光刻胶。

（光分解反应示意图）

在半导体集成电路光刻技术开始使用深紫外（DUV）光源以后，化学放大（CAR）技术逐渐成为行业应用的主流。在化学放大光刻胶技术中，树脂是具有化学基团保护因而难以溶解的聚乙烯。化学放大光刻胶使用光致酸剂（PAG）作为光引发剂。

（光交联反应示意图）

当光刻胶曝光后，曝光区域的光致酸剂（PAG）将会产生一种酸。这种酸在后热烘培工序期间作为催化剂，将会移除树脂的保护基团从而使得树脂变得易于溶解。化学放大光刻胶曝光速递是DQN光刻胶的10倍，对深紫外光源具有良好的光学敏感性，同时具有高对比度，对高分辨率等优点。

（化学放大光反应示意图）

按照曝光波长分类；光刻胶可分为紫外光刻胶（300～450nm）、深紫外光刻胶（160～280nm）、极紫外光刻胶（EUV，13．5nm）、电子束光刻胶、离子束光刻胶、X射线光刻胶等。不同曝光波长的光刻胶，其适用的光刻极限分辨率不同。通常来说，在使用工艺方法一致的情况下，波长越短，加工分辨率越佳。

（光刻胶分类总结）

光刻胶是半导体制程技术进步的“燃料”，在集成电路制造领域，如果说光刻机是推动制程技术进步的“引擎”，光刻胶就是这部“引擎”的“燃料”。下图展示了光刻胶如何在一个NMOS三极管的制造工艺中发挥作用。NMOS三级管是半导体制程工艺中最常用的集成电路结构之一。

（一种 NMOS 三极管集成电路结构的制造过程）

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