光刻
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光刻是生产半导体元件时的一个工艺步骤,该步骤将印在光罩上的外形结构转移到基质的表面上。光刻与印刷术中的平版印刷的工艺过程类似。
基质一般是硅晶体的晶片,也可以是其他半导体的晶片。玻璃、蓝宝石或者金属也可以作为基质。
[编辑] 步驟
- 准备基质
- 涂佈光阻剂
- 软烘干
- 曝光
- 显影
- 硬烘干
- 湿式腐蚀
除这些主要的工艺外还可能包括其它輔助的过程,比如大面积的均匀腐蚀来减小基质的厚度,或者去除边缘不均匀的过程等等。一般在生产半导体芯片或者其它元件时一个基质需要多次重覆光刻。
以下为在硅晶片上使用光刻的方式布置金属导线的描写,它是一个典型的光刻过程的例子:首先在硅晶片上覆上一层仅数纳米厚的金属,然后在这层金属上覆上一层光阻剂。这层光阻剂在曝光(一般是紫外线)后会变硬。通过光掩膜只有在有些地方的光阻剂被曝光。光阻剂有不同的类型,有些对所有紫外线光谱感光,有些只对一定的光谱感光,也有些对X射线或者对电子束感光。
此外光阻剂还有“正”、“负”之分,正光阻剂不感光的部分在显影后留下,而负光阻剂感光的部分在显影后留下。显影后光阻剂被烘干,然后晶片被放入一个腐蚀金属的溶剂中(比如一种酸)来将不被光阻剂掩盖的金属腐蚀掉。
然后使用另一种特殊的腐蚀液将烘干的光阻剂去除掉,这样在基质表面上就留下了一层覆盖了一定区域的金属。
光刻的优点在于它可以精确地控制形成的形状的大小和样子,此外它可以同时在整个晶片表面产生外形轮廓。它最主要得缺点在于它必须在平面上使用,在不平的表面上它的效果不很好,此外它要求极其高的情节条件。
在生产复杂的集成电路的过程中一块晶片可能经过50多次光刻。在生产薄膜晶体管的过程中所需要的光刻过程要少得多。