正型與負型光阻的差異:比較反應、解析度與用途

光阻是承載電路圖案、對光起反應的塗膜。正型光阻,受光照射的部分會變得容易溶解,被顯影液沖掉,因此圖案與光罩相同。負型光阻,受光照射的部分會硬化而留下,因此圖案與光罩相反。晶片的微細圖案化以正型為主流,負型則用於需要厚膜或特殊剖面形狀的地方。

項目正型光阻負型光阻
光的效果受光照射的部分變得容易溶解,被顯影液去除受光照射的部分變得不溶(交聯)而留下
與光罩的關係極性相同。光阻圖案直接複製光罩極性相反。光阻留在光罩的透明部分
解析度高。適合微細圖案傳統上較低。因為可能在顯影液中膨潤
顯影液多為鹼性水溶液(TMAH等)傳統上為有機溶劑。現代光阻的負型顯影(NTD)也使用溶劑
側壁形狀略微傾斜〜大致垂直可做成底切(內凹的形狀),適合剝離製程
主要材料酚醛樹脂與重氮萘醌(DNQ)溶解抑制劑。KrF、ArF、EUV用的化學放大型聚合物環化橡膠與雙疊氮化物(較舊的材料)。厚MEMS結構用的環氧系SU-8
厚膜不太使用適合。SU-8能做出高深寬比的高聳結構
主要用途現代幾乎所有IC的微影MEMS、剝離製程、印刷電路板、封裝用的厚層、先進節點中的部分特殊層

數值為具代表性的大致參考值,會因世代或產品而異。

適用於什麼情況

正型
IC製造的標準。解析度與圖案轉印的易控制性最重要時。
負型
需要非常厚而高聳的結構、剝離製程的形狀,或特定的光罩極性時。

常見問題

正型光阻經曝光後會怎麼樣?

受光照射的部分變得容易溶解,被顯影液溶掉,因此光阻圖案直接複製光罩。

為什麼微細圖案偏好正型?

因為解析度高。負型傳統上會在顯影液中膨潤。

什麼時候使用負型光阻?

用於厚而高聳的結構(MEMS的SU-8等)、需要底切形狀的剝離製程,以及部分特殊層。

什麼是化學放大型光阻?

曝光會產生酸,這個酸在烘烤時引發許多化學反應,因此只需少量的光就足夠的光阻。用於KrF、ArF、EUV微影。

相關名詞的解說

光阻
受光照射後在顯影液中的溶解性會改變的感光材料。正型光阻的曝光部分會溶解,負型光阻的曝光部分則會留下。
正型光阻
曝光部分在顯影時溶解而被去除的光阻。相反地,曝光部分會留下的則稱為負型光阻。
化學放大型光阻
曝光產生的酸在曝光後烘烤(PEB)中作為催化劑,使反應連鎖進行的光阻。以少量曝光劑量即可感光,廣泛用於KrF之後的曝光。對鹼性汙染敏感。

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