什么是光刻法，什么是光刻

很多朋友对什么是光刻法，什么是光刻不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

经常听说高端光刻机不仅贵而且是国外的。那么什么是掩模对准器呢？在最后一部分，我们谈到了从原材料到抛光晶圆的制造过程。今天我们就来说说什么是光刻~晶体生长机制造晶圆的第一步，我们在上一部分讲过。今天我们要谈谈平版印刷术。先简单说一下硅的氧化(热氧化)，后面再说蚀刻。硅的氧化

包括分立器件和集成电路制造过程中遇到的四类薄膜：热氧化膜、介质膜、多晶硅膜和金属膜。在图中，栅氧化层和场氧化层都是通过热氧化生成的，因为只有热氧化才能提供具有最低界面陷阱密度的高质量氧化层。热氧化

半导体氧化有多种方法，如热氧化、电化学阳极氧化和等离子体化学气相沉积。其中，热氧化是硅基器件制造中最常见、最重要的方法和关键工艺。

它由电阻加热氧化炉和圆柱形熔融石英管组成。将开槽的应时舟置于石英管中，用应时槽垂直放置硅片，用注入口注入高纯干氧或高纯水蒸汽(即干氧氧化和湿氧氧化：反应方程式不同，干氧氧化生成的氧化层电学性能更好，但生成速度比湿氧氧化慢。因此，对于相对较薄的氧化层，我们一般采用干氧氧化；相对厚的被湿氧氧化)。

氧化温度一般保持在900 ~ 1200。其中，需要控制温度从低温线性上升到氧化所需的温度，以避免温度突变导致硅片变形的风险。同时需要在氧化过程中保持温度在一定范围内，氧化完成后线性降低温度。

热氧化产生的二氧化硅是正四面体结构。硅原子位于四面体的中心，四个氧原子位于四面体的四个顶点。而且这种二氧化硅属于无定形结构，密度低，会使各种杂质进入，容易扩散到整个氧化硅层。

在热氧化过程中，硅表面附近的杂质浓度将重新分布。我们把硅中杂质平衡密度与二氧化硅中杂质平衡密度之比称为分凝系数k，掺杂杂质在二氧化硅中的再分布很少具有电活性，但在氧化过程和器件制造过程中起着重要作用。二氧化硅的掩模特性

当温度升高时，二氧化硅层可以为杂质扩散提供掩模。无论是杂质的预沉积、离子注入、化学扩散等技术，一般都会导致氧化物表面或表面附近掺杂杂质源的产生。在随后的高温工艺步骤中，氧化物掩模区域中的扩散必须足够慢，以防止掺杂杂质通过氧化物掩模层扩散到硅表面。

氧化物掩模层的厚度一般通过实验测试获得，主要是因为低掺杂硅衬底在特定的温度和时间下无法反转(典型的氧化物掩模层厚度为0.5微米~ 1微米)。总之，二氧化硅是一种优质的绝缘材料，可以通过热生长在硅片上形成二氧化硅层，作为杂质注入和扩散的阻挡层。

目前针对45nm以下高端光刻机市场，荷兰ASML占有80%的市场份额，可以说ASML是唯一有能力提供7nm的光刻机厂商。目前国内对光刻机的研究还处于完善阶段。去年，中科院光电技术研究所推出了22纳米掩模版光刻机，极大地推动了国产掩模版光刻机的发展。那我们就带你了解一下什么是所谓的光刻？光刻

光刻是将掩膜版上的几何图形转移到半导体晶片表面涂覆的感光薄层材料(即光刻胶)上的过程。这些几何图形确定了集成电路中的各个区域，例如离子注入区、接触窗和引线键合区等。

但是光刻造成的光刻胶上的图案只是电路图案的印模。为了产生电路图案，我们需要将光刻胶上的图案再次转移到光刻胶下面的层上，这就是我们所说的蚀刻。

今天我们主要讲一下光刻的以下几个部分：曝光装置、掩膜版、光刻胶、结论。曝光装置

图形的转移主要由曝光设备完成。曝光设备的性能主要取决于三个部分：分辨率、对准精度和生产效率。分辨率是指能准确转移到半导体表面光刻胶上的最小特征尺寸值；对准精度指的是每个掩模和硅晶片上先前可用的图案之间相互对准的精度；生产效率是指在固定时间内，一个掩膜可以曝光的硅片数量。以上三点是衡量曝光设备性能的主要参数。

有两种基本的曝光方法：屏蔽和投影。遮盖曝光：根据掩膜与硅片的距离，遮盖曝光可分为接触曝光和接近曝光。在接触曝光中，当掩模与硅片接触时，硅片上的尘粒或硅渣会嵌入掩模中，这将对掩模造成永久性损伤，并在后续使用中在每个暴露的硅片上留下缺陷。

避免上述的弊端，可以采样接近式曝光，即掩模和硅片之间留有一个小的间隙，通常在1050um。但是这样的坏处会分辨率相应地降低。

投影式曝光：

为了遮蔽式曝光的一些弊端，出现了所谓的投影式曝光法。把掩模上的图形投影到涂有光刻胶的硅片上，为了提高分辨率，每次只曝光掩模的一小部分，然后用扫描或者分步重复的方法将整个掩模曝光到硅片上。

由于每次曝光一小部分，可以将掩模图案进行缩小投影到硅片上，缩小倍数取决于使用的透镜和掩模的能力。这样的投影曝光可以在不重新设计透镜的前提下曝光更大的晶片。

掩模

制作掩模类似于我们制作PCB，首先利用绘制软件完整地绘制出具有电学功能的电路图形，然后利用电子束光刻系统将图形直接转移到对电子束敏感的掩模上。掩模由镀铬玻璃板组成，电路图形首先被转移到对电子束敏感的掩模上，然后再被转移到下面的镀铬层上，得到最终的掩模。

对于集成电路的制造一般会分为若干个掩模层，例如隔离区一层，栅极区一层等，可能多大几十层。掩模的一个重要指标是缺陷密度。在制作掩模的过程中或者在以后的图像曝光过程中，都会给掩膜带来缺陷。这样的话便会影响到器件的成品率。

光刻胶

光刻胶又称为抗蚀剂，是一种对辐照敏感的化合物，根据其辐照的响应特性我们分为正性和负性。正胶由三种成分组成：感光剂、树脂基片和有机溶剂。在曝光前，感光剂是不溶于显影液的，曝光后，曝光区内的感光剂由于吸收了光照能量而导致其化学结构发生变化，在显影液中变得可以溶解。显影后，曝光区内的光刻胶被去掉。

负胶是一种含有感光剂的聚合物。曝光后，感光剂吸收光照能量并转变为化学能而引起链反应，使得聚合物分子间发生交联。交联聚合物具有较高的分子量而变得不溶于显影液。经过显影后，未曝光得部分被溶解。负胶得一个主要缺点是在显影时光刻胶会吸收显影液溶剂而膨胀，从而限制了负胶得分辨率。

结语

随着集成电路集成度越来越高，尺寸越来越小（亚微米级到纳米级），光刻设备和光刻工艺也在不断地提高。更高的分辨率、更深的聚焦深度以及更大的曝光范围一直面临着不同的挑战。

通过缩短曝光装置的波长、开发新型的光刻胶，发展掩模的性能（一种增强分辨率的相移掩模PSM），多种曝光方法（比如电子束曝光、X 射线曝光、离子束曝光和超紫外线（我们说地EUV）曝光）等等手段来提升光刻工艺。光刻在半导体发展中的重要性也日益显著，但迫于难度也是使得其出现部分垄断，也造就了我们这样一个执着攻坚的国家，虽然前路艰难，但是未来仍可期！

以上知识分享希望能够帮助到大家！