書籍：《炬豐科技-半導體工藝》

文章：薄膜晶體管中的光刻技術

編號：JFKJ-21-423

作者：炬豐科技

摘要

? 我們據報道，金屬薄膜可以通過脈沖摻釹釔鋁石榴石激光束照射薄膜表面直接光刻。該過程利用激光誘導的熱彈性力，起到將薄膜與底層分離的作用。使用空間調制激光束制造了微米級的高保真圖案。具有光刻鋁源極和漏極電極的鋅-錫-氧化物薄膜晶體管表現出高于 105 的開/關比和非常低的關斷電流水平。這表明金屬層通過該過程被完全蝕刻掉，不需要額外的清潔或蝕刻步驟。

介紹

? 金屬薄膜圖案化是現代電子設備制造中的關鍵工藝，因為它們通常需要電極、金屬化或互連線。這些圖案通常是通過光刻技術制造的。雖然傳統的光刻可以提供高分辨率的圖案，但它也需要昂貴的設備和許多工藝步驟。對簡單、低成本制造的日益增長的需求導致了對替代品的狂熱尋找。已經研究了許多不同的方法，包括噴墨打印、?納米轉移印刷，和激光誘導的正向轉移。這些替代方案中的大多數都具有加成工藝的優勢，但在分辨率、處理速度或可靠性方面仍然存在限制。

光刻

? 該領域以前的工作主要致力于潛在光刻膠材料的光刻蝕以及納米顆粒的尺寸選擇性蝕刻。在最近的一份報告中，我們已經證明，蒸發在玻璃基板上的金屬薄膜（Au、Ag 和 Al）可以通過從基板背面入射的空間調制脈沖摻釹釔鋁石榴石 (Nd:YAG) 激光束直接圖案化。該方法利用施加在薄膜上的脈沖激光誘導熱彈性力，其作用是將其從基材上分離。沉積的薄膜是多晶的，具有納米尺寸的晶粒，因此材料的局部蝕刻可能會沿著弱結合的晶界區域進行剪切。所提出的技術提供了一種簡單的無光刻膠路線，可以在透明基板上制造金屬薄膜圖案。但從適用性來看，正面照明方案更有利，因為基板和任何底層并不總是透明的。我們在這里證明了直接入射到薄膜表面的空間調制脈沖激光束也可以產生高保真圖案。討論了這種光刻方案作為金屬化工藝的可行性，以及氧化鋅錫 (ZTO) 薄膜的表征。?使用光刻鋁電極在硅襯底上制造的電阻。

圖案化的光學輪廓儀圖像

? 制造的圖案與轉移的掩模圖案具有良好的保真度，并且可以蝕刻出具有清晰邊緣的薄膜。獲得了 25 μm 的最小特征尺寸。實際上，這是所用掩模的最小圖案尺寸。由于分離的薄膜應通過蔭罩中的開口去除，因此圖 1 所示的接觸模式配置。分辨率有限。為了估計使用這種光刻工藝可以制造多小的特征，通過兩束干涉對沉積在玻璃基板上的 Ag 膜進行圖案化。干涉圖是使用石英制成的折射棱鏡產生的。圖案化薄膜的掃描電子顯微圖像如圖 1 所示。以及設置示意圖。盡管薄膜受到正弦強度（即脈沖能量密度）分布的影響，但還是產生了階梯狀條紋圖案。這意味著僅當脈沖能量密度超過閾值時才會發生蝕刻。線寬可以通過調整脈沖能量來控制，并且可以降低到~4 μm，保持相當好的均勻性。

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總結

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