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g线和i线的紫外光刻胶

信息来源:本站 | 发布日期: 2022-01-14 | 浏览量:
关键词:g线和i线的紫外光刻胶

紫外光刻胶指的是感光波长在280~450nm之间的光刻胶,根据感光波长可以将其细分为紫外宽谱,g线(436nm)和i线(365nm)光刻胶。其中,i线光刻胶的分辨率可达0. 35μm,是微电子与集成电路生产中用量最大、用途最广的一类光刻胶。


1.紫外宽谱光刻胶

紫外宽谱光刻胶是指以高压汞灯的全谱为曝光波长的一类光刻胶,主要用于分立器件、集成电路、LED芯片、LCD和触换屏的制造过程,其特点是分辨率相对较低(>5μm),工艺宽容度较大,抗湿法腐蚀性能优良。根据曝光后反应机理的不同,可分为正性光刻胶和负性光刻胶。紫外宽谱正性光刻胶主要采用酚醛树脂/重氮萘醌体系,其作用机理是感光剂重氮萘醌与酚醛树脂形成氢健,降低其在显影液中的溶解速率,感光剂在光照时生成羧酸,促进酚醛树脂的溶解,形成曝光区与非曝光区的溶解速率差。根据应用的不同, 紫外宽诺正性光刻胶中的酚醛树脂、感光剂及添加剂的类型也有所不同。


该类光刻胶可被用于半导体分立器件、集成电路封装、LED和LCD等器件工艺。半导体分立器件工艺线宽较大,但要求光刻胶具有优异的工艺适应性。光刻胶在先进集成电路封装中主要用于凸点( Bumping)、再布线( Redistribution Layer,RDL)、 硅通孔(Through Silicon Via, TSV )等工艺中。这类工艺对光刻胶的分辨辛要求不高(>10pum),但需要较厚的光刻胶膜厚(20- 100um),同时要求光刻胶有较高的敏感度,且不受电镀液的腐蚀。


用于LED芯片制造的正性光刻胶与半导体分立器件所用的光刻胶需求类似,不同之处是LED芯片制造中使用干法刻蚀,因此要求光刻胶具有优异的抗干法刻蚀性能;用于LCD制造的紫外宽谐正性光刻胶则根据应用的不同,又分为用于扭曲超扭曲(TN/STN-LCD) 的正性光刻胶和用于薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD) 的正性光刻胶,由于工艺需求的不同,两种光刻胶的组分有所不同。TN/STN-LCD 制造过程中对光刻胶的分辨率要求较低(>I5μm),采用NaOH/KOH显影,要求具有较好的工艺适应性。TFT-LCD制造过程对光刻胶的分辨率要求较高(>5pum), 同时需要光刻胶具有较好的涂布性能和较高的敏感度。


紫外宽谱负性光刻胶主要分为三类,一是传统的负性光刻胶,即采用环化橡胶作为成膜树脂,双叠氮化合物作为感光组分和交联剂的体系:二是采用酚醛树脂为成膜树脂的负性光刻胶体系,采用化学放大机理,它从反应机理上属于负性光刻胶,但是所用的配套试剂与正性光刻胶的相间;三是以丙烯酸树脂或环氧树脂为成膜树脂的负性光刻胶体系,采用自由基聚合或开环交联机印具有透光性好、敏感度高等优点。一般用于半导体分立器件、 集成电路封装LED、微机电系统(MEMS)等器件工艺。


用于半导体分立器件的紫外宽谱负性光刻胶主要是传统的负性光刻胶,以环化橡胶为成膜树脂,双叠氮化合物为交联剂,对分辨率要求不高,但需要具有较好的抗湿法腐蚀性能:用于集成电路封装的紫外宽谱负性光刻胶主要是丙烯酸树脂体系的负性光刻胶,该体系光刻胶透光性好,可以在较厚的膜厚下保持光刻胶的形貌及高敏感度;用于LED芯片制造的紫外宽谐负性光刻胶主要以酚醛树脂为成膜树脂,一般用于电极制造的刺离(Lift 0ff)工艺,这类光刻胶具有倒梯形形貌,高敏感度及较高分辨率;用于MEMS制造的紫外宽谱负性光刻胶主要是以环氧树脂为成膜树脂的负性光刻胶,这一类光刻胶交联密度大,可以形成较大的高宽比,热稳定性及机械性能优异。



2. g线(436nm)光刻胶

g线光刻胶是指用于以436nm波长光作为曝光光源的光刻胶,根据作用机理的不同,可分为正性光刻胶和负性光刻胶。g线正性光刻胶与紫外宽谱光刻胶相同,是酚醛树脂/重氮萘醌体系的正性光刻胶,通常采用步进武光刻机进行曝光。它与紫外宽谱正性光刻胶的主要区别是感光剂在436nm处有较强的吸收性,又因用于集成电路制造,对光刻胶的金属离子含量有定的要求。


 g线光刻胶常被用于半导体分立器件和集成电路工艺中。用于半导体分立器件的g线正性光刻胶与紫外宽谱正性光刻胶类似,但由于曝光方式的改变,要求光刻胶具的分辨率和工艺窗口等性能优于紫外宽谱正性光刻胶;用于集成电路工艺的g线正性光刻胶要求有较高的分辨率(约1.0pum)和较大的工艺宽容度,特别是曝光宽容度和焦深。由于集成电路制造中采用干法刻蚀和离子注入,要求光刻胶具有较好的抗刻蚀能力。g线负性光刻胶以酚醛树脂为成脱树脂,主要用于集成电路制造及LED芯片制造的剥离(Lift Off)工艺,与紫外宽谱负性光刻胶相似,主要区别是其中的光致产酸剂在436nm处具有更强的吸收性。


3. i线(365nm)光刻胶

i线光刻胶是指用于以365nm波长光作为曝光光源的光刻胶,是集成电路制造发展过程中的主要光刻胶类型,其分辨率可达0. 35um,广泛用于150mm及以下集成电路制造,在200mm集成电路制造中也占有一部分比重。i线正性光刻胶属于酚醛树脂/重氮萘醌体系,其特点是分辨率高,与g线光刻胶的主要区别在于其酚醛树脂、感光剂和添加剂化学成分及结构的不同。


其中,除了对甲酚和间甲酚,在酚醛树脂中引入第三结构单元,提高曝光区与非曝光区的对比度,通过分级技术使树脂分子量分布得更窄;采用透射性更好的感光剂骨架结构,使光强在光刻胶中的分布更为均匀:通过溶解促进剂或溶解抑制剂等添加剂的使用,能够更精确地控制光刻胶的敏感度。用于集成电路和先进封装工艺的i线光刻胶主要分为三类:一是分辨率为0. 5um的普通i线光刻胶,用于非关键层:二是分辨率达0.35um 的高分辨i线光刻胶,用于关键层:三是厚膜光刻胶(膜厚3-5μm), 用于纯化层工艺。i线正性光刻胶还广泛应用于LED的图形化衬底(LED PSS)工艺,该工艺需要干法刻蚀蓝宝石,要求光刻胶具有较强的抗干法刻蚀能力,即提高光刻胶树脂的机械性能;另外,PSS 工艺对光刻胶的分辨率及敏感度要求较高(R<1.5um, Eop<150mJ)。


i线的负性光刻胶属于以酚醛树脂为成膜树脂的材料体系,它主要用于集成电路及LED芯片制造的剥离工艺中。与紫外宽谱负性光刻胶相比,i线负性光刻胶中的光致产酸剂在365nm处有更强的吸收性。



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