光 刻 工 艺
一、目的：
按照平面晶体管和集成电路的设计要求，在SiO 2或金属蒸发层上面刻蚀出与掩模板完全相对应的几何图形，以实现选择性扩散和金属膜布线的目的。 二、原理：
光刻是一种复印图象与化学腐蚀相结合的综合性技术，它先采用照像复印的方法，将光刻掩模板上的图形精确地复制在涂有光致抗蚀剂的SiO 2层或金属蒸发层上，在适当波长光的照射下，光致抗证剂发生变化，从而提高了强度，不溶于某些有机溶剂中，未受光照射的部分光致抗蚀剂不发生变化，很容易被某些有机溶剂溶解。然后利用光致抗蚀剂的保护作用，对SiO 2层或金属蒸发层进行选择性化学腐蚀，从而在SiO 2层或金属层上得到与光刻掩模板相对应的图形。 （一）光刻原理图
1．性能，光致抗蚀剂是一种对光敏感的高分子化合物。当它受适当波长的光照射后就能吸收一定波长的光能量，使其发生交联、聚合或分解等光化学反应。由原来的线状结构变成三维的网状结构，从而提高了抗蚀能力，不再溶于有机溶剂，也不再受一般腐蚀剂的腐蚀．
2．组成：以KPR 光刻胶为例：
感光剂－－聚乙烯醇肉桂酸酯。
溶 剂－－环己酮。
增感剂－－5·硝基苊，
3．配制过程：
将一定重量的感光剂溶解于环己酮里搅拌均匀，然后加入一定量的硝基苊，再继续揖拌均匀，静置于暗室中待用。
感光剂聚乙烯醇肉桂酸酯的感光波长为3800Å以内，加入5·硝基苊后感光波长范围发生了变化从2600—4700 Å。
（二）光刻设备及工具： 在SiO 2层上涂复光刻胶膜 将掩模板覆盖 在光刻胶膜上 在紫外灯下曝光 显影后经过腐蚀得到光刻窗口
1．曝光机－－光刻专用设备。
2．操作箱甩胶盘－－涂复光刻胶。
3．烘箱――烤硅片。
4．超级恒温水浴锅－－腐蚀SiO2片恒温用。
5．检查显为镜――检查SiO2片质量。
6．镊子――夹持SiO2片。
7．定时钟――定时。
8．培养皿及铝盒――装Si片用。pvc覆膜胶水
9．温度计――测量温度。
图（二）受光照时感光树脂分子结构的变化
三、光刻步骤及操作原理
玻璃垫片
车辆调度1．涂胶：利用旋转法在SiO2片和金属蒸发层上，涂上一层粘附性好、厚度适当、均匀的光刻胶。
将清洁的SiO2片或金属蒸发片整齐的排列在甩胶盘的边缘上，然后用滴管滴上数滴光刻胶于片子上，利用转动时产生的离心力，将片子上多余的胶液甩掉，在光刻胶表面粘附能力和离心力的共同作用下形成厚度均匀的胶膜。
氧化镁板
涂胶时间约为1分钟。
要求：厚度适当（观看胶膜条纹估计厚薄），胶膜层均匀，粘附良好，表面无颗粒无划痕。
图（三）光刻工艺流程示意图
2. 前烘：将硅片放入铅盒中，然后在红外灯下烘焙，促使胶膜内溶剂充分地挥发掉，使胶膜干燥，增加胶膜与SiO2或金属膜之间的粘附性和提高胶膜的耐磨性，不沾污掩模板，只有干燥的光刻胶才能充分进行光化学反应。
（1）前烘时间：约15′
（2）前烘温度：T＝80℃
3．曝光：接触式曝光法，在专用的光刻机上，它包括“定位”和“曝光”两部分。
预热紫外光灯（高压水银灯）使光源稳定—将光刻掩模板安装在支架上，使有图形的玻璃面向下—把涂有光刻胶的Si片放在可微调的工作台上胶面朝上—在显微镜下仔细调节微动装置，使掩模板上的图形与硅片相应的位置准确套合—顶紧Si片和掩模板—复查是否对准—曝光－－取下片子。
（1）曝光时间的选择：
a．光源强弱；b．光源与Si片距离远近；c．光刻胶性能；d．光刻图形尺寸大小。一般情况下，先试曝光一片，显影后检查一下表面，看其图形是否清晰。
a，曝光不足：光刻胶反应不充分，显影时部分胶膜被溶解，显微镜下观察胶膜发黑。
b．曝光时间过长：使不感光部分的边缘微弱感光，产生“晕光”现象，边界模糊，出现皱纹。
曝光时间：约8″一25″
4．显影：将未感光部分的光刻胶溶除，以获得腐蚀时所需要的、有抗蚀剂保护的图形。
（1）将曝光后的片子依次放入两杯丁酮液中－－取出放入丙酮液中漂洗。
mao sugiyama
t：1～2′（大概）
（2）显影后的图形必须认真检查，保证光刻质量。
a．图形是否套刻准确；b．图形边缘是否整齐；c．是否有皱胶或胶膜发黑；d．有无浮胶；e．Si片表面胶膜有无划伤。
5，坚膜：显影时胶膜发生软化、膨胀，显影后必须进行坚固胶膜的工作，坚固后可以使胶膜与SiO2层或金属蒸发层之间粘贴的更牢，以增强胶膜本身的抗蚀能力。
红外灯烘箱内烘栲30′左右，T＝180℃
6．腐蚀：选用适当的腐蚀液，将无光刻胶复盖的氧化层或金属蒸发层腐蚀掉，而有光刻胶复盖的区域保存下来。
（1）腐蚀液的配方与配制：
a．配方：选用缓冲剂：
﹕氟化铵﹕去离子水＝3（ml）﹕6（g）﹕lO（ml）
氢氟艘－－腐蚀剂；氟化铵－－缓冲剂；去离子水—溶剂。
b．配制：先称出氟化铵的重量，溶于去离子水中，搅拌使其混合均匀。
（2）SiO2层的腐蚀时间和温度选择：
a．腐蚀温度：T＝30—40℃
b．腐蚀时间；约为30″—10′
讨论：
1．腐蚀时间的确定：首先观看SiO2层颜，根据辨法初步判断SiO2层
热力井的厚度；然后放入腐蚀液中腐蚀，SiO2层在HF酸缓冲液中的腐蚀速度是1000Å／分，利用初步估计的SiO2层厚度与腐蚀速度之比确定腐蚀时间。
此方法误差较大，因为SiO2层的颜随其厚度的增加而呈周期性的变化，对应同一颜可能有几种厚度。
2腐蚀时间的长短是根据：a．腐蚀速度；腐蚀速度与氧化层生长的方法有关，依干氧法、湿氧法、低
温沉积法、磷扩散等不同而定；b．腐蚀液浓度；c．腐蚀液温度。
腐蚀后的SiO2层要求：
（1）边缘整齐；（2）图形完整干净；（3）图形无畸变；（4）无钻蚀、浮胶、针孔等弊病。
7．去胶：去除复盖在硅片表面的保护胶膜，一般使用化学试剂使其胶膜碳化脱落。用浓硫酸煮两遍使胶膜碳化脱落—冷却－－用去离子水冲洗净。
最后检查光刻质量。
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