歷史前言：

為什么俄羅斯的進展非常不順利呢？

因為俄羅斯的芯片技術，信息技術被鎖死，最好的芯片加工能力大概是65nm，在這個前提下，西方就動用一切先進的偵察手段，使得戰場對烏克蘭透明，由此可以看出技術的發展是衡量一個國家的實力的重要標志

華為地反制裁的措施？

麒麟芯片作為世界上最好的芯片之一，生產不出來，華為投資一家芯片企業在深圳，初步實現28nm,這可以說是華為存活的必由之路，如果三兩年之內可以實現芯片量產，那么等他庫存的芯片耗完以后，就很難生存下來

---

?現在硅的Wafer一般都在8英寸以上，一般使用的是12英寸，相當于25厘米左右，這樣的一個Wafer，然后我們還需要進行IC design，再后面做成一個mask（我們后面會詳細講）

此幅圖展現了在IC Fab里的加工過程，所有的線都會匯集到光刻這一過程

整個IC的加工，就是這些工序的一個循環，里面包括金屬化，拋光，絕緣沉積，刻蝕，粒子注入，熱處理等很多工序，最后測試，封裝，檢測，應用

光刻是其中一個最核心的步驟

---

Photolithography 光刻概述

最關鍵的就是圖形化的能力，難的是在微納米尺度下圖形化的能力

流程：

1. spin the photoresist onto the wafer

把光刻機旋涂在晶圓的表面

2. The resist is then selectively exposed by shining light through a mask which contains the pattern information for the particular being fabricated.

選擇性的曝光（用一個散光燈，一般用紫外線，mask稱為掩模版，包含了圖案的信息）

3.The resist is then developed which completes the pattern transfer from the mask to the wafer.

然后我們再進行顯影的一個過程，圖案就從mask顯影到了wafer上

---

為什么lithography（光刻）這么重要呢？

Lithography transforms complex circuit diagrams into pattern which are define on the wafer in a succession of exposure and processing steps to form a number of superimposed layers of insulator, conductor, and semiconductors materials.

可以把集成電路的圖案轉移到Wafer上，通過曝光，顯影，那么可以形成一些不同的層，絕緣層，導電層，半導體層，它就是一層一層把這些圖案疊加起來，而且都是圖案化的

Typically 8-25 lithography steps and several hundred processing steps between exposure are required to fabricate a packed IC

對于一個IC 電路來說，至少需要8~25，甚至幾十，上百次的曝光過程，才可以真正做一個IC，不是說一次做完，并且要完全保證可靠性和可重復性

里面涉及一個很重要的良率的概念

The minimum feature size i. e., the minimum line width or line to line separation that can be printed on the surface, control the number of circuits that can be placed on the chip and has a direct impact on circuit speed. The evolution of IC is therefore closely linked to the evolution of lithographic tools.

曝光決定了最小的特征尺寸，你能做的最小的線寬，線與線之間的距離，如果你能做的越小，那么芯片上可以安放的晶體管的數量也就越多，也就意味著功耗越低，速度越快

這也是過去支撐的摩爾定律，摩爾定律也就是一直在向前發展，密度翻一番，成本下降一半

所以IC的演變是和光刻技術密不可分的

---

光刻技術的整體介紹

這個表列了一些DRAM 存儲器

盡管概念非常簡單，但對于應用來說，要把簡單的概念做到極致，做到完美，這個就很難

Resolution 分辨率 要越來越高

Exposure Field 曝光面積 要足夠大，要滿足整個Wafer的曝光

Placement accuracy 對準的精度

Throughput 產率

Reduction of defects 良率 良率達不到90%以上，肯定是虧本的

趨勢：

? 0.7X in linear dimension every 3 years.

? Placement accuracy： 1/3 of feature size.

? 35% of total wafer manufacturing costs for lithography.?

---

大規模集成電路對光刻技術的要求

光刻的整個過程：

Design-》Mask -》Wafer?

?CAD 系統也非常關鍵,EDA都被美國壟斷了，這個軟件需要企業和工廠一起合作，通過工藝和設計結合起來，這仍然是一個很艱巨的挑戰

設計好之后，可以進行mask，我們在石英基底上鍍一層Cr，然后在Cr上刻出圖形（用電子束直寫的方式）可以作為光刻的模板，mask作為曝光的掩膜，把圖案就轉移到了Wafer上

---

?這是一個比較簡單的圖形化design 的軟件

layout就是層，需要不同的步驟，每一步實現某一個方面的圖案和加工，只有這些步驟一步一步做下去

比如這個CMOS電路可以分為4層，一層層做完以后，通過多次曝光，才可以得到CMOS的電路

大家可以在L-edit上面做一些簡單的mask design

---

做完design以后，就涉及到Fabrication of mask 就是把我們的mask轉移到模板上

我們用的是80nm厚的Cr

為什么要用Cr呢？

對石英劑的粘附力非常好，并且是不透明的

我們一般的玻璃，紫外線是不透的，只有石英玻璃才可以透過去

然后采用激光直寫的方法

---

一般掩膜也分兩種，明場和暗場

?dark field 就是大部分地方是不透明的，曝光的地方是透明的

而明場剛好是相反的，兩種的應用有些差異

比如在正膠環境，DF就可以加工比較細的space，而在明場里面可以加工比較細的線

---

?Photoresist 光刻膠

?包括三個部分：樹脂或基材，光敏化合物，溶劑

里面真正起作用的是光敏化合物，放在樹脂里面

然后把樹脂和光敏化合物溶在溶劑里面

為什么區分正膠和負膠呢？

正膠：透明的地方膠被去掉，不透明的地方留在那里

負膠：剛好相反，曝光處，膠體保留

原理：光敏劑的成分不一樣，曝光會把聚合物的鏈條打斷，聚合物對紫外光非常敏感，就像剪刀一樣切斷，溶劑型大大提高，所以會被洗掉，對于負膠來說，則剛好相反，本來是一小段一小段，到那時一曝光，就膠連起來了，所以就保留下來了

?所以就說形成了兩個互補的Pattern

正膠：

?負膠：

?往往正膠的話，分辨率會比較高，所以高精度的加工傾向于正膠

?正膠的缺點：1. 靈敏度不是很高，所以曝光劑量需要的更大

?負膠的缺點：1. 分辨率比較低 2. 用的是有機溶劑，對于環境污染問題存在難度

負膠的邊緣比較粗糙，但用正膠可以得到一個比較規整的曝光圖形

---

曝光結束

曝光完以后，會形成不同的結構，根據曝光的劑量不一樣，會得到三種

?Undercut結構會做LIFT-OFF

---

曝光的整個過程

?總的來說分為十個步驟

---

視頻介紹，光刻是如何進行的？

總結

以上是生活随笔為你收集整理的光刻技术概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。