晶圆制造(前道工艺)是在晶圆表面构建集成电路的复杂过程,光刻和刻蚀是其中决定图形精度的核心步骤,二者通常交替进行多次。
光刻(Photolithography):绘制“临时图纸”
光刻的本质是把设计好的电路图从掩膜版(Reticle)转移到晶圆表面的光刻胶上,类似“胶片冲印”。
涂胶:在晶圆表面均匀旋涂一层对光敏感的材料(光刻胶)。
曝光:用特定波长的光(如深紫外 DUV 或极紫外 EUV)透过画有电路图形的掩膜版照射光刻胶,被光照到的区域会发生化学变化(正胶变软、负胶变硬)。
3.显影:用化学药液冲洗,去掉发生变化的胶,留下与设计图一致的光刻胶图形,露出下方待加工的薄膜。
刻蚀(Etching):按图“雕刻实体”
刻蚀是利用物理或化学方法,把光刻胶露出来的区域下方的材料(如二氧化硅、金属、多晶硅)去掉,而受光刻胶保护的地方保留,类似“照着模板镂空雕刻”。
*干法刻蚀(主流):用等离子体轰击表面,物理撞击+化学反应同步进行,方向性好、精度高,能做纳米级细微结构。
湿法刻蚀:用化学溶液腐蚀,各向同性(横向也会蚀掉一点),适合较粗糙或大尺寸结构。
刻蚀完成后,会把剩下的光刻胶剥离清洗,此时电路图形就已经“永久”留在晶圆材料上了。
这两步之后通常会配合沉积、离子注入等工序,每做完一轮就重新涂胶—光刻—刻蚀,层层叠加形成立体复杂的晶体管与互连结构。