铝(Aluminium)是一种银白色轻金属,密度为2.70g/cm3。熔点660℃。易溶于稀硫酸、硝酸、盐酸、氢氧化钠和氢氧化钾溶液,难溶于水。在常温下能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜。铝的湿法刻蚀溶液主要是磷酸、硝酸、醋酸以及水的混合溶液,其中,磷酸为主腐蚀液,硝酸为氧化剂、催化剂,醋酸作缓冲剂、活性剂,改善表面压力;腐蚀液温度越高,腐蚀速率越快。光刻工艺使用的光源为紫外全谱,之后慢慢发展到使用G线和I线紫外光作为光源。在G线和I线光刻工艺中,光刻胶的基体材料主要为酚醛树脂,其由对甲酚、间甲酚与甲醛缩合得到,采用的感光化合物为重氮萘醌化合物。其曝光显影机理主要为:(1)在未曝光区,重氮萘醌与光刻胶基体酚醛树脂会形成分子间氢键、静电相互作用等,从而起到抑制溶解的作用;(2)在曝光区,重氮萘醌在光照条件下分解生成羧酸,进而易与碱性的TMAH显影液发反应,起到促进光刻胶溶解的作用。TMAH溶液相较于氢氧化钾水溶液等碱性溶液,其不含金属离子,在先进制程中可以减小因金属离子带来的缺陷问题。剥离工艺(lift-off)是指在有光刻胶图形的掩膜上镀膜后,再去除光刻胶获得图案化的金属的工艺。天津真空镀膜

厚胶光学光刻具有工艺相对简单、与现有IC工艺流程兼容性好、制作成本低等优点,是用来制作大深度微光学、微机械、微流道结构元件的一种很重要的方法和手段,具有广阔的应用前景,因而是微纳加工技术研究中十分活跃的领域。厚胶光刻是一个多参量的动态变化过程,多种非线性畸变因素的存在,使得对其理论和实验的研究,与薄胶相比要复杂得多。厚层光刻胶显影后抗蚀剂浮雕轮廓不仅可以传递图形,而且可以直接作为工作部件、微机械器件封装材料等。例如SU—8光刻胶具有良好的力学特性,可直接作为微齿轮、微活塞等部件的工作材料。随着厚胶光学光刻技术的成熟和完善,该技术不仅可以制作大深度、大深宽比台阶型微结构元件,而且可以制作大深度连续面形微结构元件。东莞微纳加工技术精确控制光刻环境是确保产品一致性的关键。

SU-8光刻胶在近紫外光(365nm-400nm)范围内光吸收度很低,且整个光刻胶层所获得的曝光量均匀一致,可得到具有垂直侧壁和高深宽比的厚膜图形;它还具有良好的力学性能、抗化学腐蚀性和热稳定性;在受到紫外辐射后发生交联,是一种化学扩大负性胶,可以形成台阶等结构复杂的图形;在电镀时可以直接作为绝缘体使用。SU-具有分子量低、溶解度好、透明度高、可形成光滑膜层、玻璃化温度(Tg)低、粘度可降低、单次旋涂可得超厚膜层(650μm)、涂层厚度均匀、高宽比大(10:1)、耐化学性优异、生物相容性好(微流控芯片)的特点。SU-8光刻胶具有许多优异的性能,可以制造数百Lm甚至1000Lm厚、深宽比可达50的MEMS微结构,在一定程度上代替了LIGA技术,而成本降低,成为近年来研究的一个热点。但众所周知,SU-8对工艺参数的改变非常敏感,且固化厚的光刻胶难以彻底的消除。这些工艺参数包括衬底类型、基片预处理、前烘温度和时间、曝光时间、中烘温度和时间、显影方式和时间等。
高精度的微细结构可以通过电子束直写或激光直写制作,这类光刻技术,像“写字”一样,通过控制聚焦电子束(光束)移动书写图案进行曝光,具有比较高的曝光精度,但这两种方法制作效率极低,尤其在大面积制作方面捉襟见肘,目前直写光刻技术适用于小面积的微纳结构制作。近年来,三维浮雕微纳结构的需求越来越大,如闪耀光栅、菲涅尔透镜、多台阶微光学元件等。据悉,某公司新上市的手机产品中人脸识别模块就采用了多台阶微光学元件,以及当下如火如荼的无人驾驶技术中激光雷达光学系统也用到了复杂的微光学元件。这类精密的微纳结构光学元件需采用灰度光刻技术进行制作。直写技术,通过在光束移动过程中进行相应的曝光能量调节,可以实现良好的灰度光刻能力。自适应光刻技术可根据不同需求调整参数。

湿法刻蚀利用化学溶液溶解晶圆表面的材料,达到制作器件和电路的要求。湿法刻蚀化学反应的生成物是气体、液体或可溶于刻蚀剂的固体。包括三个基本过程:刻蚀、冲洗和甩干。湿法蚀刻的微观反应过程,首先溶液里的反应物利用浓度差通过扩散作用达到被蚀刻薄膜表面,然后反应物与薄膜表面的分子产生化学反应,并产生各种生成物,生成物通过扩散作用到达溶液中,随着溶液被排出。湿法蚀刻的影响因素分别为:反应温度,溶液浓度,蚀刻时间和溶液的搅拌作用。根据化学反应原理,温度越高,反应物浓度越大,蚀刻速率越快,蚀刻时间越短,搅拌作用可以加速反应物和生成物的质量传输,相当于加快扩散速度,增加反应速度。湿法蚀刻的影响因素分别为:反应温度,溶液浓度,蚀刻时间和溶液的搅拌作用。根据化学反应原理,温度越高,反应物浓度越大,蚀刻速率越快,蚀刻时间越短,搅拌作用可以加速反应物和生成物的质量传输,相当于加快扩散速度,增加反应速度。光刻机曝光时的曝光剂量的确定。天津光刻实验室
光刻过程中需确保光源、掩模和硅片之间的高精度对齐。天津真空镀膜
刻胶显影完成后,图形就基本确定,不过还需要使光刻胶的性质更为稳定。硬烘干可以达到这个目的,这一步骤也被称为坚膜。在这过程中,利用高温处理,可以除去光刻胶中剩余的溶剂、增强光刻胶对硅片表面的附着力,同时提高光刻胶在随后刻蚀和离子注入过程中的抗蚀性能力。另外,高温下光刻胶将软化,形成类似玻璃体在高温下的熔融状态。这会使光刻胶表面在表面张力作用下圆滑化,并使光刻胶层中的缺陷减少,这样修正光刻胶图形的边缘轮廓。天津真空镀膜