光阻去除(即去膠工藝)屬于半導(dǎo)體制造中的光刻制程環(huán)節(jié),是光刻技術(shù)流程中不可或缺的關(guān)鍵步驟。以下是其在整個制程中的定位和作用:
1. 在光刻工藝鏈中的位置
典型光刻流程為:
涂膠 → 軟烘 → 曝光 → 硬烘 → 顯影 → 后烘 → 光阻去除
- 核心目的:清除完成圖案轉(zhuǎn)移后剩余的光刻膠層,暴露出需要進(jìn)一步加工(如蝕刻、離子注入或金屬沉積)的芯片區(qū)域。
- 承上啟下作用:連接前期的光刻圖案化與后續(xù)的材料改性/沉積工序,確保精細(xì)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確傳遞。
2. 所屬技術(shù)節(jié)點分類
根據(jù)應(yīng)用場景的不同層級可分為:
| 分類維度 | 具體場景 | 工藝特點 |
|---|---|---|
| 前端制程 | 邏輯晶體管柵極形成、先進(jìn)封裝中的TSV通孔清洗 | 要求高精度(亞微米級)、低損傷 |
| 后端制程 | 多層互連結(jié)構(gòu)的介電常數(shù)調(diào)整、鈍化層制備后的殘膠清理 | 側(cè)重均勻性和表面粗糙度控制 |
| 特色工藝 | MEMS器件釋放結(jié)構(gòu)時的犧牲層剝離、光學(xué)元件納米級表面處理 | 需兼容特殊材料的選擇性去除 |
3. 跨領(lǐng)域延伸應(yīng)用
該工藝不僅局限于傳統(tǒng)半導(dǎo)體行業(yè),還拓展至:
微機電系統(tǒng)(MEMS):釋放可動部件時需完全去除支撐用的光刻膠模板;
光子學(xué)器件:波導(dǎo)芯區(qū)加工后必須徹底清潔以保證光傳輸效率;
量子計算芯片:超導(dǎo)材料沉積前的基底預(yù)處理依賴精準(zhǔn)去膠技術(shù)。
4. 工藝演進(jìn)趨勢
隨著先進(jìn)制程的發(fā)展,光阻去除技術(shù)呈現(xiàn)三大方向:
智能化升級
集成AI算法實時監(jiān)控去膠速率與形貌演變(如應(yīng)用材料公司的Enlight光學(xué)檢測系統(tǒng));
自適應(yīng)調(diào)節(jié)化學(xué)試劑配比以應(yīng)對不同厚度的光刻膠堆疊結(jié)構(gòu)。
環(huán)保轉(zhuǎn)型
開發(fā)水性無VOC溶劑替代傳統(tǒng)有機溶液(例如基于超臨界CO?流體的新型去膠方案);
回收再利用含貴金屬催化劑的反應(yīng)廢液降低處置成本。
原子級控制
結(jié)合原子層沉積(ALD)實現(xiàn)保形去除,用于GAA晶體管納米片結(jié)構(gòu)的精密釋放;
低溫等離子體活化輔助分解頑固性光刻膠殘留物。
5. 工藝重要性量化指標(biāo)
| 參數(shù) | 影響權(quán)重 | 失效后果 |
|---|---|---|
| 殘留率 | ★★★★☆ | 導(dǎo)致短路/斷路缺陷 |
| 表面顆粒密度 | ★★★★★ | 影響后續(xù)薄膜應(yīng)力分布 |
| 材料損耗量 | ★★★☆ | 改變器件閾值電壓一致性 |
| 工藝重復(fù)精度 | ★★★★ | 造成CD偏差累積 |
光阻去除作為光刻工藝的“收官之作”,其工藝窗口直接影響最終器件的性能與可靠性。在7nm以下先進(jìn)節(jié)點中,該步驟的時間占比已從傳統(tǒng)的5%提升至12%,成為制約良率提升的關(guān)鍵瓶頸之一。未來通過多物理場耦合建模與智能閉環(huán)控制,有望實現(xiàn)亞埃米級的精準(zhǔn)去膠控制。
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