Positiv- vs. Negativ-Fotolack: Unterschiede erklärt

Ein Fotolack ist die lichtempfindliche Beschichtung, die das Schaltungsmuster trägt. Bei einem Positivlack werden die belichteten Bereiche löslich und im Entwickler abgewaschen, das Muster entspricht also der Maske. Bei einem Negativlack härten die belichteten Bereiche aus und bleiben stehen, das Muster ist also das Spiegelbild der Maske. Positivlacke dominieren die Feinstrukturierung in der Chipfertigung, während Negativlacke dort verwendet werden, wo dicke Schichten oder besondere Profile gefragt sind.

AspektPositivlackNegativlack
Wirkung des LichtsBelichtete Bereiche werden löslich und vom Entwickler entferntBelichtete Bereiche werden unlöslich (vernetzt) und bleiben stehen
Muster im Vergleich zur MaskeGleiche Polarität: Das Lackmuster kopiert die MaskeUmgekehrte Polarität: Der Lack bleibt dort, wo die Maske durchsichtig ist
AuflösungHoch, geeignet für feine MusterTraditionell geringer, weil der Lack im Entwickler quellen kann
EntwicklerMeist eine wässrige alkalische Lösung (z. B. TMAH)Traditionell ein organisches Lösungsmittel; auch die Negativ-Entwicklung (NTD) moderner Lacke verwendet Lösungsmittel
FlankenprofilLeicht geneigt bis nahezu senkrechtKann mit Unterschneidung hergestellt werden, was Lift-off-Prozesse unterstützt
Typische MaterialienNovolak mit Diazonaphthochinon-Inhibitor (DNQ); chemisch verstärkte Polymere für KrF, ArF und EUVZyklisierter Kautschuk mit Bisazid (älter); epoxidbasierter SU-8 für dicke MEMS-Strukturen
Dicke SchichtenWeniger üblichGut geeignet: SU-8 erzeugt hohe Strukturen mit hohem Aspektverhältnis
Typische AnwendungenNahezu die gesamte moderne IC-LithografieMEMS, Lift-off-Strukturierung, Leiterplatten, dicke Schichten für das Packaging und einige Spezialschichten in fortgeschrittenen Technologieknoten

Die Zahlenangaben sind typische Größenordnungen und variieren je nach Prozessgeneration und Produkt.

Wann welches einsetzen

Positiv
Der Standard in der IC-Fertigung, wo Auflösung und gut kontrollierte Musterübertragung am wichtigsten sind.
Negativ
Wenn sehr dicke, hohe Strukturen, ein Lift-off-Profil oder eine bestimmte Maskenpolarität benötigt werden.

FAQ

Was passiert mit einem Positivlack bei Belichtung?

Der belichtete Bereich wird löslich und vom Entwickler aufgelöst, sodass das Lackmuster die Maske kopiert.

Warum wird Positivlack für feine Muster bevorzugt?

Er bietet eine höhere Auflösung, da Negativlacke traditionell im Entwickler quellen.

Wann wird ein Negativlack verwendet?

Für dicke, hohe Strukturen (wie SU-8 in MEMS), für Lift-off-Prozesse, die ein Unterschneidungsprofil brauchen, und für einige Spezialschichten.

Was ist ein chemisch verstärkter Lack?

Ein Lack, bei dem die Belichtung eine Säure erzeugt, die beim Ausheizen viele chemische Reaktionen auslöst, sodass eine kleine Lichtdosis genügt. Er wird in der KrF-, ArF- und EUV-Lithografie verwendet.

Wichtige Begriffe erklärt

Fotolack
Ein lichtempfindliches Material, dessen Löslichkeit im Entwickler sich bei Belichtung ändert. Beim Positivlack lösen sich die belichteten Bereiche, beim Negativlack bleiben sie stehen.
Positiver Photoresist
Photoresist, dessen belichtete Bereiche sich beim Entwickeln lösen und entfernt werden. Ein Resist, dessen belichtete Bereiche stehen bleiben, ist ein Negativresist.
Chemisch verstärkter Resist
Resist, in dem bei der Belichtung erzeugte Säure beim Post-Exposure-Bake (PEB) eine Reaktionskette katalysiert. Er braucht wenig Belichtungsdosis und ist ab KrF weit verbreitet, reagiert aber empfindlich auf basische Verunreinigungen.

Weitere Vergleiche