光刻工藝類(lèi)似于洗印黑白照片
人們經(jīng)常將 Photo Lithography(光刻)縮寫(xiě)成 Photo。得此名稱(chēng)的原因是,這個(gè)工藝在晶 圓上利用光線(xiàn)來(lái)照射帶有電路圖形的光罩,從而繪制電路。形成圖形的方法類(lèi)似于在洗印黑 白照片時(shí),將在膠片上形成的圖像印在相紙上。 隨著(zhù)半導體集成度的提高,構成芯片的單元元 件也要使用微工藝做得更小。由于微電路圖形 的實(shí)現也全由光刻工藝決定,因此集成度越高, 光刻工藝技術(shù)就越需要更精細和更高級的技術(shù)。
晶圓電路圖形制造準備階段
那么我們開(kāi)始正式了解一下光刻工藝是如何進(jìn) 行的吧!首先,使用電腦系統設計(計算機輔助設計, CAD, computer-aided design)將要在晶圓上繪制的電路。依照電路圖形(Pattern)所設計的圖中包含工程師設計的精密電路,其精密度決定半導體的集成度。
制造具有照片底片一樣作用的光罩
▲ 光罩(Photo Mask)
設計好的電路圖形通過(guò)在由高純度石英加工而 成的基板上形成含鉻(Cr)的微電路,從而成 為光罩。光罩也稱(chēng)為掩膜,相當于可以反映電路模圖形的膠卷,具有照片底片的功能。為了形成更精細的圖形(Patterning),光罩比半導 體電路制作的更大,并且利用透鏡減來(lái)少光的 照射。 光刻工藝可以細分為涂膠、曝光、顯影。
氧化膜的形成方法
現在在晶圓上作畫(huà)的準備工作已完成。下一步 是在晶圓表面均勻涂抹對光敏感的物質(zhì)——光刻 膠(PR, Photo Resist)。這就像沖洗照片一樣, 是將晶圓變成相紙的過(guò)程。為了獲得更高質(zhì)量的微電路圖形,光刻膠(PR)膜必須薄且均勻,且對光要具有高度敏感性。
通過(guò)光線(xiàn)在晶圓上繪制電路的曝光
通過(guò)涂膠工序,形成光刻膠(PR)膜,使晶圓成為類(lèi)似于相紙 的狀態(tài)后,使用曝光設備(步進(jìn)式光 刻機,Steper)使光穿過(guò)包含電路圖形的光罩,將電路印在晶圓上。這個(gè)過(guò)程叫做“曝光”(Steper Exposure)。半導體工藝中的曝光是指 選擇性地照射光的工序。
光刻工藝的最后一個(gè)階段是顯影(Develop),與 照片的顯影過(guò)程一樣。顯影過(guò)程決定圖形的形 成,所以非常重要。顯影(Develop) 是在晶圓上 噴灑顯影液后,選擇性的去除曝光區和非曝光 區,從而形成電路圖形的工序。 均勻涂抹在晶圓上的光刻膠(PR)根據其對光的 反應方式分為正性(positive)或負性 (negative)。在正性光刻膠的情況下,留下未曝 光的區域,而在負性光刻膠的情況下,僅使用曝光的區域。 顯影過(guò)程結束后,光刻工藝就完成了。在用各種測量設備和光學(xué)顯微鏡仔細檢查圖形是否繪制好之后,只有完成這些工序的晶圓才能進(jìn)入下一 個(gè)工程階段。
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