光刻技術(shù)在微電子設(shè)備中的應(yīng)用及發(fā)展

摘 要

近些年來，伴隨著我國芯片集成水平的高度提升，其對(duì)光刻技術(shù)的要求也不斷提高，在二十世紀(jì)末，科學(xué)界一致堅(jiān)信光刻技術(shù)的的最低分辨率是0.5，但是伴隨著掃描技術(shù)、分辨率增強(qiáng)技術(shù)水平的提升與抗蝕劑等技術(shù)的應(yīng)用，當(dāng)下光刻技術(shù)分辨率已經(jīng)降低至0.1，甚至能夠低于0.1，雖然還是存在較多人對(duì)光刻技術(shù)的發(fā)展前景并不看好，但是其依舊憑借著不斷鉆研的精神，屢屢打破確定的分辨率極限，因此，本文主要針對(duì)當(dāng)下光刻技術(shù)在微電子設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用與相關(guān)的發(fā)展前景進(jìn)行深入的分析，希望能為我國光刻技術(shù)水平的提升具有一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】光刻技術(shù) 微電子設(shè)備 發(fā)展

自世界上的首個(gè)晶體管被研發(fā)以來，半導(dǎo)體已經(jīng)歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展歷史，目前，其依舊具有十分美好的發(fā)展前景。光刻技術(shù)主要是通過復(fù)制的方式將模板印到相關(guān)材料上從而形成電路，一開始，光刻技術(shù)的使用是微電子行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，但是現(xiàn)在，光刻技術(shù)在眾多行業(yè)都得到了十分廣泛的應(yīng)用，對(duì)于光刻技術(shù)的進(jìn)步與研發(fā)主要是從波長入手的，更短的波長逐漸成為相關(guān)技術(shù)人員追求的目標(biāo)，也在很大程度上促進(jìn)了光刻技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步。

1 光刻技術(shù)在微電子設(shè)備中的應(yīng)用

1.1 電子行業(yè)

零件的外觀、尺寸等是集成電路最主要的外在特點(diǎn)，光刻技術(shù)在電子行業(yè)的應(yīng)用主要是用于零件的生成與復(fù)制，其對(duì)于電子行業(yè)的發(fā)展來說具有非常重要的作用。光刻技術(shù)在電子行業(yè)中主要起著技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)的作用，這是目前電子行業(yè)最受人矚目的關(guān)鍵技術(shù)，更短的波長、更好的透鏡材料以及更高水平的孔徑加工技術(shù)都成為目前技術(shù)人員追求的主要目標(biāo)。

1.2 集成電路

光刻技術(shù)主要是通過圖形的復(fù)制實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體的加工與設(shè)計(jì)，并將其運(yùn)用于集成電路中，因此，光刻技術(shù)對(duì)于集成電路的生產(chǎn)來說起著非常重要的作用。如今，光刻技術(shù)已經(jīng)成為集成電路中無可替代的一項(xiàng)重要技術(shù)，光刻技術(shù)在很大程度上提升了零件生產(chǎn)與圖形復(fù)制的精確度。另外，在硅片的加工中，光刻技術(shù)可以大大提升成品的產(chǎn)量，提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在集成電路的生產(chǎn)中，光刻過程不能產(chǎn)生任何差錯(cuò)，否則會(huì)造成材料的浪費(fèi)，從而提升成本，然而光刻技術(shù)能夠在很大程度上降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量，并通過技術(shù)水平的不斷提升，提高光刻的精確度，降低錯(cuò)誤率，實(shí)現(xiàn)微電子設(shè)備行業(yè)的高速發(fā)展。

1.3 芯片制造

光刻技術(shù)是芯片制造中的重要技術(shù)，這里的芯片主要是指硅片，目前，伴隨著芯片制造經(jīng)濟(jì)效益的提升，硅片生產(chǎn)的規(guī)模越來越大。另外，由于光刻技術(shù)水平的不斷提升，其屢次打破了人們預(yù)期的極限，并實(shí)現(xiàn)了高分辨率、高效率以及低成本的統(tǒng)一。為了提升芯片制造的分辨率，技術(shù)人員在不斷追求光刻技術(shù)的波長越來越短的同時(shí)，還應(yīng)該具有技術(shù)的寬容心與效益性，例如在使用PSM技術(shù)時(shí)，應(yīng)該充分考慮該項(xiàng)技術(shù)的成本、工序等眾多因素，總而言之，目前光刻技術(shù)在芯片制造領(lǐng)域得到了十分廣泛的應(yīng)用。

2 光刻技術(shù)的發(fā)展

2.1 極紫外曝光

在對(duì)各大元素的研究中，人們發(fā)現(xiàn)金屬鉬與硅的分子結(jié)構(gòu)對(duì)于極紫外光的反射性較強(qiáng)，這為極紫外光在光刻技術(shù)中的應(yīng)用提供了一定的契機(jī)，更小波長的光刻技術(shù)也逐漸從理論轉(zhuǎn)化為實(shí)踐。極紫外光可以在很大程度上降低光刻的波長，并具有一定的性質(zhì)能夠很好地提升光刻分辨率，總而言之，極紫外曝光將成為未來具有較好前景的光刻技術(shù)，目前，對(duì)于該方面發(fā)研究已經(jīng)引起了社會(huì)各界的密切關(guān)注，越來越多的技術(shù)人員開始投入到相關(guān)的課題研究中。

2.2 電子束投影技術(shù)

利用光線散射投影出來的電子束在本質(zhì)上主要是強(qiáng)光的電子源，其通過相關(guān)的透鏡進(jìn)行必要的聚焦從而形成電子束，并對(duì)相關(guān)的制作材料進(jìn)行一定的照明。眾所周知，電子束的波長較小，分辨率較高，使用方便且容易控制，因此，在圖形的制作上，電子束的應(yīng)用具有一定的優(yōu)勢，衍射效應(yīng)對(duì)其的影響較小，另外，電子束利用較小的孔徑可以在很大程度上提升其分辨率，無需進(jìn)行相關(guān)的校正。并且，該項(xiàng)技術(shù)的成本遠(yuǎn)低于其他技術(shù)，因?yàn)槠錈o需用到X光等成本較高的光束，因此，實(shí)現(xiàn)高效率與低成本的統(tǒng)一是技術(shù)開發(fā)人員未來的追求目標(biāo)。

2.3 X射線曝光技術(shù)

X射線主要是指波長低于五納米的光，相較于其他光線，X射線的波長相對(duì)較短，因此，X射線的分辨率與精確度都普遍較高。該技術(shù)自1972年來，就受到了密切的關(guān)注，相關(guān)的技術(shù)人員一直致力于對(duì)于該方面的研究，但是因?yàn)闆]有合適的材料能夠反射X射線，這得到X射線在光刻技術(shù)中無法發(fā)揮其相應(yīng)的作用，只能適用于印刷技術(shù)中。另外，由于X射線的波長非常短，在一定程度上甚至可以忽略不計(jì)，因此，該項(xiàng)技術(shù)復(fù)制出來的圖形與模板的相似度幾乎完全一樣，該項(xiàng)技術(shù)的高分辨率希望能夠在光刻技術(shù)未來的發(fā)展中得到充分的利用。

2.4 PSM技術(shù)

對(duì)于體積較小的個(gè)體，要想實(shí)現(xiàn)其轉(zhuǎn)移的困難性本來不高，但是由于眾多小體積的圖形聚集在一起，在轉(zhuǎn)移的過程中，由于光線的衍射與散射等往往會(huì)導(dǎo)致圖形的變形，而對(duì)于該問題的解決，PSM技術(shù)具有不可忽視的重要作用，目前我國大部分半導(dǎo)體技術(shù)中使用的都是PSM模板。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，PSM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)最小尺寸為光線波長的五分之一，這將在很大程度上避免小個(gè)體在轉(zhuǎn)移過程中產(chǎn)生錯(cuò)誤。

3 結(jié)論

綜上所述，光刻技術(shù)在不斷向高精確度、高亮度以及高分辨率等方向進(jìn)行發(fā)展，近些年來，我國的光刻技術(shù)水平已經(jīng)得到了很大程度的提升，并呈現(xiàn)出美好的發(fā)展前景。在未來的光刻技術(shù)中，能夠很好地實(shí)現(xiàn)低成本、高效率以及高分辨率等特征，這對(duì)于光刻技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及微電子設(shè)備領(lǐng)域的發(fā)展都具有一定的幫助，目前，越來越多的技術(shù)人員開始投入到光刻技術(shù)的研究中，這對(duì)現(xiàn)有的光刻技術(shù)具有很大的推動(dòng)作用。

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作者簡介

夏煒煒（1981-），男，江蘇省揚(yáng)州市人。研究生學(xué)歷?，F(xiàn)供職于揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院。研究方向?yàn)槲㈦娮?電子。

作者單位

揚(yáng)州大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 江蘇省揚(yáng)州市 225002