文章半导体与物理

原文作者：jjfly686

本文主要讲述什么是光刻段工艺。

当您惊叹于手机的超高性能时，其核心动力源自一枚指甲盖大小的芯片，内部藏着百亿个晶体管。如何在硅片上精确“绘制”这些纳米级的电路？答案就是芯片制造中最核心、最精密的步骤——

光刻（Photolithography）

。它就像是宇宙中最精细的投影雕刻术。

光刻的使命：定义临时图案

光刻区的核心任务非常简单：在晶圆上绘制一个临时性的图案，为后续的蚀刻或离子注入工序充当“遮罩”或“模板”。

可以这样理解：

硅片：是您想要雕刻的底板。

后续工序（蚀刻/离子注入）：是真正的“雕刻家”或“染色师”，负责改变材料的性质。

光刻：则是那位用光作画的艺术家，它在硅片上涂一层特殊的“可感光薄膜”（光刻胶），然后用光画出设计好的图案，告诉“雕刻家”哪里该动刀，哪里该保留。

这片临时性的图案，是后续所有操作的蓝图。

光刻五步

光刻过程遵循一个精密的五步循环，其中前三步在光刻区内完成：

第1步：涂抹感光光刻胶——Photoresist

晶圆被涂上一层薄而均匀的光刻胶。这种材料对特定波长的光非常敏感，就像是给硅片贴上了一层精密的“感光面膜”。

第2步：精密“曝光”——Expose

这是光刻的灵魂步骤。一束紫外光穿过一块名为掩模版（Reticle） 的“底片”（上面刻有放大版的电路设计图），再经过一系列复杂镜片的缩小和聚焦，将设计图案精确地“投影”到光刻胶上。

波长越小，精度越高：这束光的波长决定了能绘制多细的线条。

浸没式193nm光刻：可绘制~37纳米的特征尺寸。

极紫外光（EUV）：使用波长仅13.5nm的光，能绘制~15纳米的极细微结构，是制造最先进芯片的关键。

第3步：显影“显形”——Develop

曝光后的晶圆经过化学溶液（显影液）处理。根据光刻胶的类型（正胶或负胶），被光照到的区域会被溶解掉，从而让掩模版上的图案在光刻胶上清晰地显现出来。此时，临时图案已经制作完成。

第4步与第5步：蚀刻 & 离子注入

接下来的蚀刻（Etch） 或离子注入（Implant） 工序会利用这个光刻胶图案作为掩模，对下方的硅片进行加工。

加工完成后，光刻胶的使命就结束了。它会被全部剥离（Strip） 清除干净，因为它只是一次性的临时模板。整个晶圆会为下一个图案再次经历这个循环。