光刻技術在微電子設備中的應用及發展

摘 要

近些年來，伴隨著我國芯片集成水平的高度提升，其對光刻技術的要求也不斷提高，在二十世紀末，科學界一致堅信光刻技術的的最低分辨率是0.5，但是伴隨著掃描技術、分辨率增強技術水平的提升與抗蝕劑等技術的應用，當下光刻技術分辨率已經降低至0.1，甚至能夠低于0.1，雖然還是存在較多人對光刻技術的發展前景并不看好，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，本文主要針對當下光刻技術在微電子設備的實際應用與相關的發展前景進行深入的分析，希望能為我國光刻技術水平的提升具有一定的幫助。

【關鍵詞】光刻技術 微電子設備 發展

自世界上的首個晶體管被研發以來，半導體已經歷經了半個多世紀的發展歷史，目前，其依舊具有十分美好的發展前景。光刻技術主要是通過復制的方式將模板印到相關材料上從而形成電路，一開始，光刻技術的使用是微電子行業發展的重點，但是現在，光刻技術在眾多行業都得到了十分廣泛的應用，對于光刻技術的進步與研發主要是從波長入手的，更短的波長逐漸成為相關技術人員追求的目標，也在很大程度上促進了光刻技術的發展與進步。

1 光刻技術在微電子設備中的應用

1.1 電子行業

零件的外觀、尺寸等是集成電路最主要的外在特點，光刻技術在電子行業的應用主要是用于零件的生成與復制，其對于電子行業的發展來說具有非常重要的作用。光刻技術在電子行業中主要起著技術領導的作用，這是目前電子行業最受人矚目的關鍵技術，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都成為目前技術人員追求的主要目標。

1.2 集成電路

光刻技術主要是通過圖形的復制實現對半導體的加工與設計，并將其運用于集成電路中，因此，光刻技術對于集成電路的生產來說起著非常重要的作用。如今，光刻技術已經成為集成電路中無可替代的一項重要技術，光刻技術在很大程度上提升了零件生產與圖形復制的精確度。另外，在硅片的加工中，光刻技術可以大大提升成品的產量，提升企業的經濟效益。在集成電路的生產中，光刻過程不能產生任何差錯，否則會造成材料的浪費，從而提升成本，然而光刻技術能夠在很大程度上降低成本，保證產品質量，并通過技術水平的不斷提升，提高光刻的精確度，降低錯誤率，實現微電子設備行業的高速發展。

1.3 芯片制造

光刻技術是芯片制造中的重要技術，這里的芯片主要是指硅片，目前，伴隨著芯片制造經濟效益的提升，硅片生產的規模越來越大。另外，由于光刻技術水平的不斷提升，其屢次打破了人們預期的極限，并實現了高分辨率、高效率以及低成本的統一。為了提升芯片制造的分辨率，技術人員在不斷追求光刻技術的波長越來越短的同時，還應該具有技術的寬容心與效益性，例如在使用PSM技術時，應該充分考慮該項技術的成本、工序等眾多因素，總而言之，目前光刻技術在芯片制造領域得到了十分廣泛的應用。

2 光刻技術的發展

2.1 極紫外曝光

在對各大元素的研究中，人們發現金屬鉬與硅的分子結構對于極紫外光的反射性較強，這為極紫外光在光刻技術中的應用提供了一定的契機，更小波長的光刻技術也逐漸從理論轉化為實踐。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，目前，對于該方面發研究已經引起了社會各界的密切關注，越來越多的技術人員開始投入到相關的課題研究中。

2.2 電子束投影技術

利用光線散射投影出來的電子束在本質上主要是強光的電子源，其通過相關的透鏡進行必要的聚焦從而形成電子束，并對相關的制作材料進行一定的照明。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，電子束的應用具有一定的優勢，衍射效應對其的影響較小，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，無需進行相關的校正。并且，該項技術的成本遠低于其他技術，因為其無需用到X光等成本較高的光束，因此，實現高效率與低成本的統一是技術開發人員未來的追求目標。

2.3 X射線曝光技術

X射線主要是指波長低于五納米的光，相較于其他光線，X射線的波長相對較短，因此，X射線的分辨率與精確度都普遍較高。該技術自1972年來，就受到了密切的關注，相關的技術人員一直致力于對于該方面的研究，但是因為沒有合適的材料能夠反射X射線，這得到X射線在光刻技術中無法發揮其相應的作用，只能適用于印刷技術中。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，因此，該項技術復制出來的圖形與模板的相似度幾乎完全一樣，該項技術的高分辨率希望能夠在光刻技術未來的發展中得到充分的利用。

2.4 PSM技術

對于體積較小的個體，要想實現其轉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，在轉移的過程中，由于光線的衍射與散射等往往會導致圖形的變形，而對于該問題的解決，PSM技術具有不可忽視的重要作用，目前我國大部分半導體技術中使用的都是PSM模板。根據相關數據顯示，PSM技術能夠實現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體在轉移過程中產生錯誤。

3 結論

綜上所述，光刻技術在不斷向高精確度、高亮度以及高分辨率等方向進行發展，近些年來，我國的光刻技術水平已經得到了很大程度的提升，并呈現出美好的發展前景。在未來的光刻技術中，能夠很好地實現低成本、高效率以及高分辨率等特征，這對于光刻技術的廣泛應用以及微電子設備領域的發展都具有一定的幫助，目前，越來越多的技術人員開始投入到光刻技術的研究中，這對現有的光刻技術具有很大的推動作用。

參考文獻

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[2]楊瑞剛.自動化控制技術在電氣工程中的應用與發展[J].商品與質量，2016（18）.

作者簡介

夏煒煒（1981-），男，江蘇省揚州市人。研究生學歷。現供職于揚州大學物理科學與技術學院。研究方向為微電子/電子。

作者單位

揚州大學物理科學與技術學院 江蘇省揚州市 225002