在之前的文章里，我們介紹了晶圓制造、氧化過程和集成電路的部分發(fā)展史。現(xiàn)在，讓我們繼續(xù)了解光刻工藝，通過該過程將電子電路圖形轉(zhuǎn)移到晶圓上。光刻過程與使用膠片相機拍照非常相似。但是具體是怎么實現(xiàn)的呢？

光刻，類似于洗印黑白照片

Photolithography(光刻)簡稱為“Photo”。光刻工藝因通過將圖形掩模暴露在光線下將電路設計轉(zhuǎn)移到晶圓上而得名。在晶圓上制作復制品就像在感光紙上洗印黑白底片一樣。

隨著電路圖形變得越來越密集，芯片元件也需要使用高精度納米級工藝來縮小。制作這些更精細的電路圖形完全取決于光刻工藝，因此，隨著芯片變小，高精度和先進的光刻技術(shù)是必不可少的。

準備在晶圓上繪制電路圖形

讓我們仔細看看光刻工藝。第一步是使用計算機輔助設計軟件(EDA)設計出要繪制到晶圓上的電路。在這個電子電路圖形的畫布上，工程師將最終給出一個精確設計的圖形，這將確定半導體芯片的集成度。

制造具有照片底片一樣作用的光罩

使用鉻(Cr)將微觀電路體現(xiàn)在由超純石英制成的玻璃基板上，從而將電路圖形設計制成光罩。光罩也稱為掩膜，相當于可以反映電路圖形的膠卷，具有照片底片的功能。為了實現(xiàn)更精細的圖形，光罩的設計比電路的尺寸大得多，再使用透鏡光學收縮到晶圓上。

光刻原理示意圖

光刻工藝包括涂膠、曝光和顯影。

1，涂膠：在晶圓表面涂上光刻膠(PR, Photo resist)

現(xiàn)在我們的準備工作已經(jīng)完成，下一步將在晶圓上繪制圖形。首先，將光刻膠(PR，對光高度敏感)均勻地涂覆在晶圓表面上。這使得晶圓像用于洗印照片的相紙。光刻膠層需要薄而均勻，并且對紫外線高度敏感，以產(chǎn)生高質(zhì)量和精確的電路圖形。
2，曝光：通過光線在晶圓上繪制電路

利用步進器，將光罩上的電路設計投射并用紫外線轉(zhuǎn)移到經(jīng)過涂覆光刻膠的晶圓上。這個過程稱為“步進曝光”。由于半導體芯片極其精密，曝光區(qū)域是可選擇且精確受控的。

3，顯影： 形成電路圖形

光刻過程的最后一步，即顯影，與沖洗照片的過程類似。這一步至關(guān)重要，因為它決定了晶圓上電路圖形的最終形狀。當顯影溶液噴涂到晶圓上時，某些區(qū)域被選擇性地移除以創(chuàng)建最終圖形。

光刻膠可以是正的，也可以是負的，這取決于它對光的反應。如果使用的是正光刻膠，顯影時會移除光線照射(曝光)的區(qū)域，留下未照射(未曝光)的區(qū)域。如果使用的是負光刻膠，則相反。

顯影步驟結(jié)束后，光刻過程就完成了。使用包括光學顯微鏡在內(nèi)的各種儀器仔細檢查晶圓，只有通過所有檢查的晶圓才能進入下一步。

這篇文章我們介紹了光刻工藝，將精確的電路設計投射到晶圓上。請繼續(xù)關(guān)注本系列的下一部分，我們將了解如何通過在蝕刻過程中選擇性地去除不必要的材料，從而在晶圓上創(chuàng)建所需的電路圖形。