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光刻正胶工艺和负胶工艺的区别

光刻正胶工艺和负胶工艺的区别主要体现在以下方面:
一、成像原理
[*]‌正胶工艺‌

[*]曝光区域发生光分解反应,感光剂分解生成可溶性物质(如羧酸),显影时被溶解,保留未曝光区域形成与掩膜版一致的图形。
[*]典型反应:重氮醌(DNQ)在光照下发生 Wolff 重排,生成可溶的羧酸基团,加速显影液中的溶解。
[*]‌负胶工艺‌

[*]曝光区域发生交联或聚合反应,形成不溶性三维网络结构,显影时保留曝光区,去除未曝光区域,图形与掩膜版互补。
[*]典型反应:SU-8 胶中的环氧基团在光照下开环并交联固化。
二、分辨率与线宽控制
[*]‌正胶优势‌

[*]正胶因光分解反应更精细,可支持更短波长光源(如 EUV 13.5nm),分辨率更高,适合纳米级线宽(如 7nm 以下制程)。
[*]对比度强,显影时溶解速率差异显著,减少边缘模糊。
[*]‌负胶局限‌

[*]交联反应易导致胶体膨胀,显影时可能产生图形变形,分辨率受限,通常用于微米级或大线宽场景(如 MEMS、封装工艺)。
三、工艺流程差异
[*]‌显影步骤‌

[*]正胶显影去除曝光区域,负胶显影去除未曝光区域。
[*]‌后烘与稳定性‌

[*]正胶需通过后烘增强附着力,而负胶因交联反应本身具有更高的机械稳定性。
四、应用场景
[*]‌正胶主流领域‌

[*]集成电路核心层(晶体管、金属线路)、高精度 MEMS 器件等。
[*]‌负胶适用场景‌

[*]微流体芯片、生物传感器、光子器件等对分辨率要求较低的领域。
五、材料特性对比
‌特性‌‌正胶‌‌负胶‌
感光剂重氮醌(DNQ)二叠氮化物/硫盐
树脂类型线性酚醛树脂聚异戊二烯/环氧树脂
显影液碱性溶液(如 TMAH)有机溶剂(如 PGMEA)
六、技术发展趋势正胶因高分辨率和适配先进制程需求,仍是半导体制造的主流选择;负胶在特定领域(如柔性电子)通过改进交联剂和显影工艺提升性能。

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