芯片制造:光刻工藝原理與流程

光刻是芯片制造過程中至關(guān)重要的一步，它定義了芯片上的各種微細(xì)圖案，并且要求極高的精度。以下是光刻過程的詳細(xì)介紹，包括原理和具體步驟。

光刻原理??????

光刻的核心工具包括光掩膜、光刻機(jī)和光刻膠： 光掩膜：如同芯片的藍(lán)圖，上面印有每一層結(jié)構(gòu)的圖案。 ? ?光刻機(jī)：像一把精確的畫筆，能夠引導(dǎo)光線在光刻膠上刻畫出圖案。 光刻膠：一種特殊的感光材料，通過光刻過程在光刻膠上形成圖案，進(jìn)而構(gòu)建出三維結(jié)構(gòu)。

????????????光刻的具體步驟??

硅片清潔與表面預(yù)處理 ??清潔：硅片需要經(jīng)過濕法清洗以去除表面的顆粒和有機(jī)物污染。 沖洗：使用去離子水進(jìn)行徹底沖洗，確保所有雜質(zhì)都被清除。

增粘處理：硅片會被暴露于六甲基二硅烷（HMDS）氣體中，這種氣體可以使硅片表面脫水并形成一層疏水性的表面，從而提高光刻膠的附著力。

涂光刻膠

采用旋轉(zhuǎn)涂膠法，將光刻膠滴在硅片中心，隨著硅片的緩慢旋轉(zhuǎn)，光刻膠會被均勻涂抹，并達(dá)到穩(wěn)定的厚度。

硅片邊緣通常需要倒角處理，以避免光刻膠在邊緣堆積。

前烘

涂抹好光刻膠的硅片會放置在專門的烘箱中進(jìn)行前烘處理，以加速光刻膠的固化，使其變得更加堅(jiān)固，同時(shí)提高光刻膠與硅片之間的粘附力。

對準(zhǔn)與曝光

對準(zhǔn)：光掩膜和硅片工件臺需要進(jìn)行精密對準(zhǔn)和平整調(diào)整。

曝光：光源開始發(fā)光，通過移動(dòng)工件臺的方式，確保硅片上的每個(gè)區(qū)域都能得到精確的曝光。硅片會被裝載到光刻機(jī)中進(jìn)行對準(zhǔn)和曝光。

后烘

后烘是為了確保光刻膠中的光化學(xué)反應(yīng)能夠充分完成。通過加熱，可以彌補(bǔ)曝光強(qiáng)度不足的問題，確保圖案轉(zhuǎn)移的質(zhì)量。

顯影沖洗 硅片會接觸顯影液，將曝光過的光刻膠溶解并清除。曝光的區(qū)域會變得可溶于顯影液，而未曝光的區(qū)域則保持不變。 顯影后，使用去離子水徹底清洗硅片，以去除殘留的顯影液和溶解的光刻膠，最終在光刻膠上重現(xiàn)光掩膜上的圖案。

堅(jiān)膜烘焙 如果采用濕法制程，需要進(jìn)行堅(jiān)膜烘焙，以減少光刻膠中的溶劑含量，防止多余的水分影響后續(xù)的刻蝕沉積與離子注入的步驟。

測量檢測 使用各種檢測手段來驗(yàn)證光刻膠薄膜的厚度、套刻精度等指標(biāo)。 對于高精度的制造，例如先進(jìn)制程，通常需要使用電子掃描顯微鏡來進(jìn)行檢測。只有當(dāng)達(dá)到所需的精度標(biāo)準(zhǔn)后，硅片才能進(jìn)行刻蝕或者沉積等后續(xù)工藝。

刻蝕和化學(xué)沉積?

刻蝕

通過一定的腐蝕溶液的腐蝕，覆蓋光刻膠的地方?jīng)]有被腐蝕，沒覆蓋光刻膠的地方被腐蝕。

然后用溶劑把多余的光刻膠洗掉，這樣芯片就會形成三維的電路結(jié)構(gòu)。

化學(xué)沉積 在涂了光刻膠的硅片上沉積一層材料。之后再洗掉多余的光刻膠，這樣也能在硅片上形成三維的電路結(jié)構(gòu)。

離子注入 被光刻膠擋住的地方?jīng)]被離子注入，這樣可以控制離子注入的位置。

通過以上步驟，光刻技術(shù)能夠在硅片上精確地復(fù)制復(fù)雜的電路圖案，為后續(xù)的芯片制造奠定基礎(chǔ)。