【更正】先進工藝（以7nm為例）正顯影、負顯影方案設計

上一篇文章，我沒有上心去學習，業余變成了 不靠譜。這兩天看了一些負顯影資料，重新科普一下正負顯影。

一、正顯影（PTD）與負顯影（NTD）工藝簡介

一般來說，正膠被曝光顯影之后，屬于去除工藝，分辨率高于負膠。

負膠曝光之后，樹脂發生交聯反應，容易吸收過多東西，形變多。

所以正膠分辨率更高。

如何使用高分辨率的正膠 實現負膠的效果呢？

核心是被曝光部分 化學放大膠的保護基脫落，極性較強， 易溶于水或堿性顯影液。但是不易溶于有機溶劑。負顯影剛好利用了這個原理。

負顯影（Negative-Tone Development, NTD）

• 核心定義：采用正性光刻膠，但通過有機溶劑顯影劑實現 “反向顯影”—— 未曝光區域易溶于有機溶劑被去除，曝光區域因樹脂交聯 / 溶解性變化而保留。

• 關鍵流程：基板處理→涂膠（兼容有機溶劑的正性光刻膠）→前烘→曝光（EUV / 深紫外光）→后烘→顯影（有機溶劑，如 PGMEA、HBM、環己酮等）→刻蝕→去膠。

• 核心特點：低膨脹、溶解平滑，可降低線寬粗糙度（LWR）；適配短波長光刻（如 EUV），是先進制程的核心顯影方案。

7nm 工藝中正負顯影的實際工藝設計

7nm 工藝以 “EUV 光刻 + 負顯影（NTD）” 為核心方案，正顯影僅作為輔助補充，核心設計邏輯是適配 EUV 的短波長（13.5nm）和小尺寸圖案的高精度需求。

核心組合：EUV + 負顯影的選擇原因

• 解決衍射極限：EUV 波長僅 13.5nm，配合負顯影的低膨脹特性，可突破傳統正顯影在小尺寸下的衍射模糊問題，實現 5nm 以下特征尺寸（如 7nm 工藝中實際物理尺寸≈5nm）。

• 優化 RLS 權衡：負顯影搭配化學放大光刻膠（CAR），在 7nm 節點實現 “高分辨率（22nm hp）+ 低 LWR（3.8nm）+ 高靈敏度（13 mJ/cm2）” 的平衡，解決正顯影在小尺寸下 “分辨率提升則靈敏度下降” 的矛盾。

7nm 工藝中，正顯影僅用于非核心層（如厚膜介質層、大面積平坦化層），利用其低成本優勢降低整體工藝成本；核心層（柵極、源漏、關鍵互連層）仍采用負顯影保證精度。

負顯影憑借 “低膨脹、高分辨率、低 LWR” 的優勢，成為 7nm 及以下先進制程（配合 EUV 光刻）的核心顯影方案，解決了小尺寸下的圖案保真度問題；正顯影則依托成熟度和成本優勢，在非核心層中繼續發揮作用。兩者的 “核心層 + 輔助層” 搭配，實現了 7nm 工藝 “精度 + 成本” 的平衡。

值得注意的是，盡管鰭的形成、平行 GATE的形成中分別使用了 SAQP、SADP工藝。他們也是很核心的層，但是CD的控制主要依賴于ALD和ALE，所以光刻的要求相對可以實現。