工艺流程
• 目的:去除基板表面油污、颗粒,增强感光胶附着力。
• 方法:
◦ 化学清洗(硫酸/双氧水、去离子水);
◦ 表面处理(硅基板用六甲基二硅氮烷HMDS疏水化,PCB基板用粗化处理)。
涂布(Coating)
• 方式:
◦ 旋涂:半导体/显示领域,厚度控制精确(纳米至微米级),转速500-5000rpm;
◦ 喷涂/辊涂:PCB/MEMS领域,适合大面积或厚胶(微米至百微米级,如负性胶可达100μm)。
• 关键参数:胶液黏度、涂布速度、基板温度(影响厚度均匀性)。
前烘(Soft Bake)
• 目的:挥发溶剂,固化胶膜,增强附着力和稳定性。
• 条件:
◦ 温度:60-120℃(正性胶通常更低,如90℃;负性胶可至100℃以上);
◦ 时间:5-30分钟(根据胶厚调整,厚胶需更长时间)。
曝光(Exposure)
• 光源:
◦ 紫外光(UV):G线(436nm)、I线(365nm)用于传统光刻(分辨率≥1μm);
◦ 深紫外(DUV):248nm(KrF)、193nm(ArF)用于半导体先进制程(分辨率至20nm);
◦ 极紫外(EUV):13.5nm,用于7nm以下制程(只能正性胶适用)。
• 曝光方式:
◦ 接触式/接近式:掩膜版与胶膜直接接触(PCB、MEMS,低成本但精度低);
◦ 投影式:通过物镜聚焦(半导体,分辨率高,如ArF光刻机精度达22nm)。
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技术挑战与发展趋势
更高分辨率需求:
◦ EUV光刻胶需解决“线边缘粗糙度(LER)”问题(目标<5nm),通过纳米颗粒分散技术或新型聚合物设计改善。
缺陷控制:
◦ 半导体级正性胶要求金属离子含量<1ppb,颗粒(>50nm)<1个/mL,需优化提纯工艺(如多级过滤+真空蒸馏)。
国产化突破:
◦ 国内企业(如上海新阳、南大光电、容大感光)已在KrF/ArF胶实现批量供货,但EUV胶仍被日本JSR、美国陶氏、德国默克垄断,需突破树脂合成、PAG纯度等瓶颈。
环保与节能:
◦ 开发水基显影正性胶(减少有机溶剂使用),或低烘烤温度胶(降低半导体制造能耗)。
典型产品示例
• 传统正性胶:Shipley S1813(G/I线,用于PCB)、Tokyo Ohka TSM-305(LCD黑矩阵)。
• DUV正性胶:信越化学的ArF胶(用于14nm FinFET制程)、中芯国际认证的国产KrF胶(28nm节点)。
• EUV正性胶:JSR的NeXAR系列(7nm以下,全球市占率超70%)。
正性光刻胶是推动半导体微缩的主要材料,其技术进步直接关联芯片制程的突破,未来将持续向更高精度、更低缺陷、更绿色工艺演进。
江西PCB光刻胶光刻胶生产工艺流程与应用。
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正性光刻胶(如 YK-300)
应用场景:用于芯片的精细图案化,如集成电路(IC)、分立器件(二极管、三极管)的制造。
特点:高分辨率(可达亚微米级),适用于多层光刻工艺,确保芯片电路的高精度与可靠性。
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负性光刻胶(如 JT-1000)
应用场景:用于功率半导体(如 MOSFET、IGBT)的制造,以及传感器(如 MEMS)的微结构成型。
特点:抗蚀刻能力强,适合复杂图形的转移,尤其在深宽比要求较高的工艺中表现优异。
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纳米压印光刻胶(JT-2000)
应用场景:第三代半导体(GaN、SiC)芯片、量子点器件及微流控芯片的制造。特点:耐高温(250℃)、耐酸碱,支持纳米级精度图案复制,降低芯片的制造成本。
绿色制造与循环经济
公司采用水性光刻胶技术,溶剂挥发量较传统产品降低60%,符合欧盟REACH法规和国内环保标准。同时,其光刻胶废液回收项目已投产,通过膜分离+精馏技术实现90%溶剂循环利用,年减排VOCs(挥发性有机物)超100吨。
低碳供应链管理
吉田半导体与上游供应商合作开发生物基树脂,部分产品采用可再生原料(如植物基丙烯酸酯),碳排放强度较传统工艺降低30%。这一举措使其在光伏电池和新能源汽车领域获得客户青睐,相关订单占比从2022年的15%提升至2023年的25%。
挑战与未来展望的发展。
厚板光刻胶
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电路板制造:在制作对线路精度和抗蚀刻性能要求高的电路板时,厚板光刻胶可确保线路的精细度和稳定性,比如汽车电子、工业控制等领域的电路板,能承受复杂环境和大电流、高电压等工况。
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功率器件制造:像绝缘栅双极晶体管(IGBT)这类功率器件,需要承受高电压和大电流,厚板光刻胶可用于其芯片制造过程中的光刻环节,保障芯片内部电路的精细布局,提高器件的性能和可靠性。
负性光刻胶
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半导体制造:在芯片制造过程中,用于制作一些对精度要求高、图形面积较大的结构,如芯片的金属互连层、接触孔等。通过负性光刻胶的曝光和显影工艺,能实现精确的图形转移,确保芯片各部分之间的电气连接正常。
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平板显示制造:在液晶显示器(LCD)和有机发光二极管显示器(OLED)的制造中,用于制作电极、像素等大面积图案。以 LCD 为例,负性光刻胶可帮助形成液晶层与玻璃基板之间的电极图案,控制液晶分子的排列,从而实现图像显示。
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光刻胶的显示面板领域。武汉进口光刻胶国产厂商
主要应用场景
印刷电路板(PCB):
◦ 通孔/线路加工:负性胶厚度可达20-50μm,耐碱性蚀刻液(如氯化铁、碱性氯化铜),适合制作大尺寸线路(线宽/线距≥50μm),如双面板、多层板的外层电路。
◦ 阻焊层:作为绝缘保护层,覆盖非焊盘区域,需厚胶(50-100μm)和高耐焊接温度(260℃以上),负性胶因工艺简单、成本低而广泛应用。
微机电系统(MEMS):
◦ 深硅蚀刻(DRIE):负性胶作为蚀刻掩膜,厚度可达100μm以上,耐SF₆等强腐蚀性气体,用于制作加速度计、陀螺仪的高深宽比结构(深宽比>20:1)。
◦ 模具制造:在硅或玻璃基板上制作微流控芯片的通道模具,利用负性胶的厚胶成型能力。
平板显示(LCD):
◦ 彩色滤光片(CF)基板预处理:在玻璃基板上制作绝缘层或缓冲层,耐湿法蚀刻(如HF溶液),确保后续RGB色阻层的精确涂布。
功率半导体与分立器件:
◦ IGBT、MOSFET的隔离区蚀刻:负性胶用于制作较宽的隔离沟槽(宽度>10μm),耐高浓度酸碱蚀刻,降低工艺成本。
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