集成电路图形是由光刻技术实现

光刻

集成电路的图形是由光刻技术实现的。光刻就是把母版上的电路图形转移到晶片的
过程。母版是用透明石英板制作的，其上含有已制作好的电路图案，其中不透明的区域
是氧化铁紫外吸收层，如图5．7a所示。母版是这样制作的：先由计算机使用专用软件
把版图数据转换为图形，然后在石英板(其表面有一层氧化铁薄膜)上均匀涂覆一层抗蚀
剂，再根据电路图形用电子束对抗蚀剂进行扫描曝光。抗蚀剂是一种有机高分子材料，
对电子束的作用很敏感，可在电子束的作用下发生化学变化，称为曝光。曝光后，将石
英板放入特定的化学溶液中进行腐蚀，便可得到特定的图形。

抗蚀剂有两种类型：一种是正抗蚀剂，另一种是负抗蚀剂。若使用正抗蚀剂，则在
腐蚀过程中曝光的部分被去除、未曝光的部分被保留；若使用负抗蚀剂，则未曝光的部
分被去除，而曝光的部分被保留下来。不管使用哪种抗蚀剂，经过腐蚀后，总有某些部
分的氧化铁表面被暴露出来，然后用等离子体刻蚀方法将这部分氧化铁薄膜去除，这样
便在母版上形成了光刻所需的图形。一块母版往往只含有器件或电路的一部分图案，因
此一个器件或一块集成电路往往要用到多块光刻母版、经过多次光刻才能最终完成整个
制作过程。通常一块集成电路要用十几块甚至更多的母版才能完成制作。

光刻过程就是把母版上的图形转移到晶片上、并在晶片上形成相应图形的过程。光刻过
程中也使用抗蚀剂，这种抗蚀剂通常是一种对紫外光敏感的有机材料，称为光致抗蚀剂
，或者称为光刻胶。在Si片表面涂覆一层光刻胶，厚度大约为0．5哪，放入甩胶机让Si
片以3000rpm(转份钟)的转速高速旋转，使光刻胶在Si片表面各处涂布均匀。光刻胶分
为正胶和负胶两种；如果使用正胶，则受到紫外光照射的部分在后续的腐蚀过程中可被
腐蚀掉，得到的图形与母版的图形相同；

如果使用负胶，则受到紫外光照射的部分在腐蚀过程中可被保留下来，得到的图形
与母版上的图形相反。正胶的分辨率较高，若采用波长为0．365μm的紫外光源进行曝
光，则可得到0．25μm的线宽，所以通常使用正胶。受到曝光的光刻胶发生酸化，用Na
OH溶液可将其去除。这样，经过曝光和腐蚀，就把母版上的图形转移到了Si片上。紧接
着，将Si片放入烘箱，在大约1250C的温度下作老化处理，以加固保留下来的光刻胶、
利于下一步工艺处理。例如，接下来可通过图形窗口进行离子注入，或者将窗口内的某
层材料用等离子体刻蚀方法去除。

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