浅析三种常见的芯片光刻技术

拓荒号:陈峰 (企业头条)

光刻机被誉为半导体工业皇冠上的明珠,它也是半导体制造中最复杂、最关键的工艺步骤。其主要作用是将掩模版上的芯片电路图转移到硅片上。光刻的工艺程度直接决议芯片的制程程度和性能程度。


芯片制造


依据暴光办法的不同,光刻能够划分为接触式光刻,接近式光刻和投影式光刻三种光刻技术。

接触式光刻

接触式光刻技术中,涂有光刻胶的硅片与掩膜版直接接触.由于光刻胶和掩膜版之间严密接触,因而能够得到比拟高的分辨率.接触式暴光的主要问题是容易损伤掩膜版和光刻胶.当掩膜版与硅片接触和对准时,硅片上很小的灰尘就可能在掩膜版上形成损伤,这样在今后一切应用这块掩膜版进行暴光的硅片上都会呈现这个缺陷.因而,采用接触式光刻很难得到没有缺陷的超大范围集成电路芯片,所以接触式光刻技术普通只适用于中小范围集成电路。


芯片加工


接近式光刻

接近式暴光与接触式暴光类似,只是在暴光时硅片和掩膜版之间保存有很小的间隙,这个间隙普通在10~25微米之间,此间隙能够大大减少对掩膜版的损伤.接近式暴光的分辨率较低,普通在2~4微米之间,因而接近式光刻机只能装配在特征尺寸交大的集成电路消费线中.接触或接近式光刻机的主要优点是消费效率较高。


芯片制作


投影式光刻
投影式暴光是应用透镜或反射镜将掩膜版上的图形投影到衬底上的暴光办法.在这种暴光办法中,由于掩膜版与硅片之间的间隔较远,能够完整进行对掩膜版的损伤.为了进步分辨率,在投影式暴光中,每次只暴光硅片的一小局部,然后应用扫描和分步反复的办法完成整个硅片的暴光.在现代集成电路工艺中,运用最多的光刻系统是分步投影光刻机.应用分步投影光刻机,再分离移相掩膜等技术,曾经得到了最小线宽0.10微米的图形。

光刻技术说起来不难,但是光刻机的研发制造却很难。光刻机这么难制造的缘由是什么,又为什么卡住了这么多国家,这么多的厂商?


芯片光刻工艺


实践上,光刻机的技术原理应用激光源映照,把光罩上的芯片电路图,投影到涂了光刻胶的硅基上,最后硅基上构成了芯片电路图。其中最重要的两个元件似乎就是光源、镜头了,目前激光源主要是美国消费的,而镜头则是德国、日本提供的。


芯片加工


这两个重要元件根本上大家都是可以买到的。真正凶猛的是装配技术。一台光刻机需求用到3万个以上的元件,这3万个元件要组装成一台光刻机,其中需求的装配工艺十分高,普通的企业和技术人员是到达不到请求的。更关键的是,这个过程要与芯片制造厂,不时的实验、磨合、配合才能够的,而ASML的大股东是台积电、英特尔、三星这些半导体龙头厂商,其他厂商此时想要入局,难度真实太大。

(科技产业责编:陈峰 )
2022年03月18日 14:13[查看原文]