文章半導體與物理

原文作者：jjfly686

本文主要講述什么是光刻段工藝。

當您驚嘆于手機的超高性能時，其核心動力源自一枚指甲蓋大小的芯片，內部藏著百億個晶體管。如何在硅片上精確“繪制”這些納米級的電路？答案就是芯片制造中最核心、最精密的步驟——

光刻（Photolithography）

。它就像是宇宙中最精細的投影雕刻術。

光刻的使命：定義臨時圖案

光刻區的核心任務非常簡單：在晶圓上繪制一個臨時性的圖案，為后續的蝕刻或離子注入工序充當“遮罩”或“模板”。

可以這樣理解：

硅片：是您想要雕刻的底板。

后續工序（蝕刻/離子注入）：是真正的“雕刻家”或“染色師”，負責改變材料的性質。

光刻：則是那位用光作畫的藝術家，它在硅片上涂一層特殊的“可感光薄膜”（光刻膠），然后用光畫出設計好的圖案，告訴“雕刻家”哪里該動刀，哪里該保留。

這片臨時性的圖案，是后續所有操作的藍圖。

光刻五步

光刻過程遵循一個精密的五步循環，其中前三步在光刻區內完成：

第1步：涂抹感光光刻膠——Photoresist

晶圓被涂上一層薄而均勻的光刻膠。這種材料對特定波長的光非常敏感，就像是給硅片貼上了一層精密的“感光面膜”。

第2步：精密“曝光”——Expose

這是光刻的靈魂步驟。一束紫外光穿過一塊名為掩模版（Reticle） 的“底片”（上面刻有放大版的電路設計圖），再經過一系列復雜鏡片的縮小和聚焦，將設計圖案精確地“投影”到光刻膠上。

波長越小，精度越高：這束光的波長決定了能繪制多細的線條。

浸沒式193nm光刻：可繪制~37納米的特征尺寸。

極紫外光（EUV）：使用波長僅13.5nm的光，能繪制~15納米的極細微結構，是制造最先進芯片的關鍵。

第3步：顯影“顯形”——Develop

曝光后的晶圓經過化學溶液（顯影液）處理。根據光刻膠的類型（正膠或負膠），被光照到的區域會被溶解掉，從而讓掩模版上的圖案在光刻膠上清晰地顯現出來。此時，臨時圖案已經制作完成。

第4步與第5步：蝕刻 & 離子注入

接下來的蝕刻（Etch） 或離子注入（Implant） 工序會利用這個光刻膠圖案作為掩模，對下方的硅片進行加工。

加工完成后，光刻膠的使命就結束了。它會被全部剝離（Strip） 清除干凈，因為它只是一次性的臨時模板。整個晶圓會為下一個圖案再次經歷這個循環。