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專注科學&芯片知識  引言 芯片前道制造可以劃分為七個環節，即沉積、涂膠、光刻、去膠、烘烤、刻蝕、離子注入。主要工藝可分為沉積、光刻、刻蝕、離子注入。根據公開資料，光刻耗時環節占晶圓制造全流程的40%到50%。光刻工藝成本占芯片生成成本的30%。 光刻步驟 沉積工藝后，在硅片或晶圓上形成了一層薄膜，下一步就是光刻。光刻所用到的工具主要是光掩膜，光刻機還有光刻膠。光掩模是芯片的藍圖，是一張刻有集成電路版圖的玻璃遮光板。光刻膠別稱光致抗蝕劑，在光刻工藝中用作抗腐蝕涂層材料，也是把光影化為現實的一種膠體。光刻機又名掩膜對準曝光機，曝光系統，光刻系統等，采用類似照片沖印的技術，把掩膜版上的精細圖形通過光線的曝光印制到硅片（或晶圓）上。（下圖為最新的EUV光刻機）  光刻原理類似于日常使用相機進行拍攝。光刻膠類似于相機膠片的感光材料，能將鏡頭所對準的影像轉移到塑膠底片上并最終在相紙上顯現出來。一般的光刻工藝主要經歷以下流程，1. 旋涂光刻膠，使光刻膠均勻分布在襯底表面。2. 軟烘使溶劑從光刻膠中揮發出來。從而提高光刻膠襯底上的附著性。  3. 曝光，光刻膠中的感光劑會發生光化學反應。被照射區域化學成分發生變化。  4. 顯影正光刻膠的感光區，負光刻膠的非感光區，會溶解于顯影液中，以形成圖形。  5. 后烘可以除去光刻膠中剩余的溶劑。增強光刻膠對硅片表面的附著力。  光刻膠 光刻膠（photoresist）是一類對輻照敏感，由碳、氫、氧等元素組成的有機高分子化合物。在其中含有一種可以由特定波長的光引發化學反應的感光劑（PAC：Photoactive compound）。光刻膠對黃光不感光，所以半導體光刻工藝車間都使用黃光照明。按照曝光后化學反應原理和溶解度變化分類，光刻膠可以分為正性光刻膠和負性光刻膠。（如下圖所示，UV輻射下，正膠和負膠留下的圖形并不相同）  光刻膠在經過曝光后，正性光刻膠被曝光區域可溶于顯影液，留下的光刻膠薄膜的圖形與掩膜版相同。正膠通常含有三種主要成分，酚醛樹脂，感光劑和有機溶劑。曝光前的光刻膠基本上不溶于顯影液。在曝光時，正膠因為吸收光能而導致化學結構發生變化（如下圖所示，正膠發生斷鏈），在顯影液中的溶解度比曝光前高出很多（約100倍）。顯影后，感光部分光刻膠被溶解去除。  負性光刻膠被曝光區域不溶于顯影液，所形成的圖像與掩膜版相反。負膠是一種含有感光劑的聚合物。曝光時，感光劑將吸收的光能轉變為化學能而引起鏈反應，聚合物分子間發生交聯（如下圖所示），形成不溶于顯影液的高分子交聯聚合物。顯影后，未感光部分的光刻膠被去除。  總結 光刻的原理比較簡單，但是在實際集成電路制造方面比較繁瑣。隨著制程工藝進一步縮小，從早期的2um以上，到現在的7nm以下，以及最新的Intel 20A技術路線圖，對光刻的要求也越來越高。 |
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