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集成电路光刻胶去除技术

时间:2018/8/24阅读:980
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1 集成电路是整个信息产业的基础,是实现中国制造 2025 的关键,而图形化工艺又是集成电路制造的核心工艺。光刻胶去除是图形化工艺中的关键技术,其中光刻胶去除剂是决定光刻胶去除甚至图形化工艺*终良率及可靠性的关键材料[1]。

 

按照摩尔定律,集成电路关键尺寸每两年缩小0.7 倍。其金属互联尺寸也相应降低。为了降低电阻、寄生电容等,集成电路后段金属互联先后采用铝硅铜、铝铜以及铜互连工艺,其线宽从微米级、亚微米逐渐发展到纳米级。集成电路关键尺寸越小,其对光刻胶去除能力、缺陷控制、关键尺寸、金属离子污染越来越敏感,这就要求在光刻胶去除技术上进行创新,满足日益增长的需求。

 

文章按照集成电路发展时间节点以及图形化工艺变化为主线,深入浅出地介绍了光刻胶去除技术发展趋势,并指出我国光刻胶去除技术发展现状,为进一步发展提供借鉴意义。

 

 

 

2 *代溶剂类光刻胶去除技术

 

1970 年代到 1980 年代,集成电路关键尺寸在微米级以上。集成电路后段工艺对金属连线尺寸变化、侧掏等容忍度较高,湿法蚀刻以其高蚀刻速率、低成本、容易操作等优点,在市场是占主导地位。如采用混酸工艺对铝硅铜金属线进行刻蚀形成图形。

 

在图形化工艺中,采用酚醛树脂类 g-line 光刻胶形成图形,经过湿法蚀刻后光刻胶保持良好。在此阶段,要求光刻胶去除剂具有优异的有机大分子去除能力。溶剂类光刻胶去除剂不含有水,有机胺组分提供一定的光刻胶骨架聚合物裂解能力,组分有机溶剂 NMP(N-甲基吡咯烷酮)、DMSO(二甲亚砜)等按照相似相容原理溶解有机残留进行光刻胶去除。典型的是 ACT CMI 系列,Avantor 的 PRS3000,杜邦 EKC 的 EKC830 等。其操作温度基本在 80℃ 以上,甚至部分在闪点以上温度进行操作。至今,该类光刻胶去除剂仍然有一定的*。

 

 

 

3 第二代胺类光刻胶去除技术

 

随着集成电路技术的发展,其关键尺寸逐渐降低到亚微米。湿法蚀刻工艺因其各向同性蚀刻特性,越来越不能满足需求,干法蚀刻工艺应运而生。干法蚀刻工艺提供各向异性蚀刻形成金属线(metal)、通孔(via)的同时,其离子束对光刻胶及铝硅铜、铝铜、氧化物非介电质材质进行轰击,使其表面形成高度交联的光刻胶残留物,同时因氩气轰击反溅作用,侧壁富含金属材质。干法灰化工艺的采用,使其残留物中含有有机、无机氧化物及其金属化合物[2,3]。这就要求光刻胶去除同时具有有机残留物、无机残留物以及金属交联残留物去除能力。

 

1990 年代中期,经过一系列系统研发,杜邦 EKC 的 WaiMun Lee 博士等成功推出羟胺类光刻胶去除剂,其典型的有 EKC265、EKC270 以及EKC270T。

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