Что такое полупроводниковая фотолитография?

Полупроводниковая фотолитография, также известная как полупроводниковая литография или просто «литография», является важнейшим процессом в производстве интегральных схем (ИС) и других полупроводниковых устройств. Он предполагает создание сложных узоров на кремниевых пластинах или других подложках для определения электрических и физических структур полупроводниковых компонентов.

В сфере полупроводниковых технологий миниатюризация является движущей силой, ведущей к созданию меньших по размеру и более совершенных электронных устройств. Фотолитография играет фундаментальную роль в этом процессе миниатюризации, позволяя изготавливать все более мелкие компоненты на полупроводниковой пластине. Он позволяет точно переносить фотомаски, представляющие собой маски со сложными узорами, на поверхность пластины за несколько этапов.

Процесс фотолитографии обычно начинается с выбора подложки, обычно кремниевой пластины, и защитного слоя, называемого фоторезистом. Фоторезист представляет собой светочувствительный материал, наносимый на поверхность пластины. Затем фотошаблон, который по сути представляет собой трафарет с желаемым рисунком, точно выравнивается над пластиной. Фотомаска содержит прозрачные области (через которые проходит свет) и непрозрачные области (где свет блокируется).

После правильного выравнивания фотомаски процесс полупроводниковой фотолитографии переходит к этапу экспонирования. На этом этапе источник света, часто ультрафиолетовый (УФ), направляется через фотомаску, передавая рисунок на пластину, покрытую фоторезистом. Когда свет проходит через прозрачные участки маски, он вызывает химическую реакцию внутри фоторезиста, изменяя его свойства. Непрозрачные области фотомаски предотвращают попадание света на соответствующие области пластины, не затрагивая фоторезист.

После экспонирования пластина подвергается процессу, известному как проявление. Это включает в себя удаление неэкспонированных участков фоторезиста, оставляя после себя участки с рисунком. В зависимости от типа используемого фоторезиста используются различные типы методов проявления, такие как растворы на основе растворителей или водные растворы.

После разработки выполняются дополнительные этапы изготовления полупроводников, такие как травление, осаждение и ионная имплантация, используя узорчатый фоторезист в качестве ориентира. Эти последующие шаги помогают уточнить характеристики полупроводникового устройства и создать желаемую электрическую схему. В конечном итоге готовое полупроводниковое устройство будет состоять из различных взаимосвязанных компонентов, таких как транзисторы, конденсаторы и межсоединения, которые составляют основу интегральных схем.