光阻是一种用于半导体加工的光致变性聚合物,通过对其进行光刻曝光、显影等处理,可以在半导体制造中进行微米级的图形刻蚀。它的基本作用是阻挡光与化学溶液的作用,用于制作集成电路、光学器件和传感器等微纳加工领域。在半导体制造中,光阻通常涂覆在硅片表面,用于在摩尔定律(Moore's Law)的引领下不断缩小芯片的尺寸。
光阻具有以下主要特点:
(1)分辨率高:结合光刻机可以制造出细微到亚微米级别的图形。
(2)可重复性好:通过标准的制造流程,光阻的制造可以实现高可重复性。
(3)选择性强:不同的光阻可以对应不同的化学溶液,从而实现在同一个硅片上不同区域的设备制造。
(4)保持稳定性:在温度、湿度和紫外线辐射等环境下,光阻仍可以保持相对稳定的性能,不影响制造质量。
在半导体制造过程中,光阻是整个晶圆制造流程中必不可少的一步。具体而言,常见的应用包括:
(1)光刻:在前端制程中,利用光刻机将图形暴露在光阻层上,达到制造高精度和高密度集成电路器件的目的。
(2)浸蚀:在一定情况下,将暴露的光阻层或其它掩膜剥离,浸入化学溶液中蚀刻取下图形。
(3)蚀刻:在后段工艺中,将暴露的光阻层或其它掩膜剥离,并进行等离子体刻蚀以取下图形。
随着芯片制造工艺向微米级别、纳米级别的推进,光阻技术也在不断发展,呈现如下趋势:
(1)发展超高光刻:目前的目标是将半导体芯片光刻到10nm以下,虽然还面临许多困难,但是不断研发超高光刻技术的企业和研究机构已经涌现。
(2)新材料的应用:目前,除了典型的正交式(Orthogonal)光阻体系外,还发展出了各种类型的双层和三层光阻技术。
(3)更环保的工艺:光阻使用过程中的有害物质和处理工艺对环境和人类健康都存在很大潜在风险,因此对于更环保的工艺的研究变得越来越重要。