光刻技術在微電子設備上的應用及展望

華冰鑫　李敏　王莉

摘 要：用光學復制的手段在半導體內形成相應的圖像，其主要是為電路的制作和微電子設備服務的，這是光刻技術的原理。隨著我國科技的發展，我國光刻技術也進入成熟發展階段，其廣泛應用在集成電路的生產中，光刻能力已經比較成熟。在未來，微電子設備上的光刻技術還會得到進一步發展。該文就是對光刻技術在微電子設備上的應用和展望進行了具體的分析。

關鍵詞：光刻技術 微電子設備 應用和展望

中圖分類號：TN305.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）06（b）-0114-02

光的應用能力和相關操作問題是在微電子設備中應用光刻技術的關鍵。我國光刻技術的發展有較長的歷史。從技術落后的最初階段到現在逐漸成熟階段，在這個過程中我國光刻技術在微電子設備應用中取得了顯著的成績[1]。隨著科技技術的進一步發展，需要進一步完善和提升光刻技術，因此具體分析光刻技術在微電子設備上的應用和展望具有重要的現實意義。

1 光刻技術在微電子設備上的具體應用

1.1 電子行業的應用

集成電路主要的外在特點就是零件的外觀和尺寸，對于電子行業的發展具有重要作用的就是在電子行業零件的生成和復制中應用光刻技術。在技術中其領導作用的以及電子行業中人們更加關注的關鍵技術就是光刻技術，且當前技術人員主要追求的目標就是使加工技術的透明材料更好、波長更短以及加工水平更高。

1.2 集成電路的應用

在集成電路中光刻技術的主要應用就是利用復制圖形從而使半導體的加工和設計得以實現，所以在集成電路的生產過程中光刻技術的作用是不可替代的。當前集成電路中最重要的一項技術就是光刻技術，其能夠將零件的生產和圖形復制的精確度在很大程度上進行提升。另一方面，產品成品的產量和企業經濟效益的提升都是由光刻技術來說實現的。在生產集成電路的過程中，光刻過程不能有絲毫的差錯，否則就會浪費材料，從而使成本增加[2]。但是成本能夠利用光刻技術將其降低到最小的程度，從而使產品的質量得到保障，其精確度的提高以及錯誤率的降低就是通過不斷提高技術水平實現的，從而使微電子設備行業得到進一步發展。

1.3 應用在芯片制造中

在制造芯片過程中重要的一項技術就是光刻技術，硅片是這里所說的芯片。當前不斷提高制造芯片的經濟效益，使硅片生產的規模也在不斷擴大。同時不斷提高光刻技術的水平，從而使人們預期的極限不斷的被打破，高分辨率、高效率和成本低的統一性也得到了實現。為了使制造芯片的分辨率不斷提高，技術人員不但對波長更短的光刻技術進行追求，而且要求技術具有效益型，如在PSM技術使用的過程中，要對這項技術的成本以及工序等各個方面進行充分的考慮，總的來說，當前在制造芯片領域中已經廣泛的應用光刻技術。

2 光刻技術在微電子設備應用上的展望

2.1 發展微電子設備對集成電路的要求提高

從產生微電子設備開始其對集成電路的要求就比較高，微電子設備的質量也是由集成電路制造的工藝直接決定的。在微電子設備未來的繼續發展過程中，要想使其質量和工作能力進一步提升，就要對集成電路的科研工作加大研究力度，從而使集成電路的技術含量得到升[3]。但是，當前可以預知的就是，在未來微電子技術設備會用越來越高的要求管理著制造集成電路過程中的光刻技術，而對于那樣高的要求當前的光刻技術是無法滿足的，所以在未來很長的一段時間內制約集成電路和微電子設備發展的重要因素就是光刻技術的發展，除非是在高標準的要求下光刻技術被新的集成電路制造技術所取代，但是從當前科研的情況看來，仍然需要一段很長的時間對這種技術進行研究。

2.2 光刻技術發展面臨著瓶頸

光刻技術的發展時間已經有半個世紀了，其已經具備基本成熟的技術，當前的理論依據和技術能力已經到達一個瓶頸的狀態。如果從光刻技術的發展歷程上來說，由于不斷更新光刻技術的手段，從而使光刻技術尺寸的完成率也就越來越小，但是能夠完成的尺寸不會隨著光刻技術的發展無限的小下去。50 nm將是光刻技術完成的尺寸瓶頸，也可以說當前光刻原理技術所能夠完成的極限尺寸就是50 nm，光刻技術很難完成小于50 nm的光刻尺寸，這是根據相關的科研人員和業內人士的觀點得知的。或者當光刻技術的光刻尺寸到達50 nm以后，其就不能適應微電子設備的發展，從而使其被一種新興的技術所取代。但是當前50 nm是人類的光刻技術難以到達的。在未來的幾年。70 nm是人類光刻技術到達的極限，要想使50 nm的光刻標準得以實現，光刻技術的發展還要經歷一段很長的歷程。根據科研人員的描述可以知道，光刻技術要想到達70 nm就有一定的難度了，而且多種高科技的光刻手段都要包括在內，因此未來人類光刻技術發展的大目標就是利用跨越式的光刻積水使其50 nm的瓶頸能夠被超越。

2.3 應用在極紫外曝光上的光刻技術

在未來光刻技術發展過程中的重要方向就是應用極紫外曝光光刻技術。人類源于稀有金屬的一種新發現就是極紫外曝光光刻技術[4]。當前并沒有成熟的技術去研究極紫外曝光光刻技術，但是逐漸體現出其在光刻技術中的超能力，因此相關的科研工作者對其非常重視。研究人員表示，在未來光刻技術對于50 nm瓶頸突破的關鍵以及使其具有很大的發展空間的就是極紫外曝光13 nm的應用。當前通過對其一系列的研究可以看出，在未來具有極大發展潛力的就是極紫外曝光光刻技術，其具有廣泛的應用范圍，甚至使微電子設備電路板的寬度能夠縮小到0.05 μm，如果這一技術能夠成熟，那么其將是一項歷史性以及突破性的技術，對未來微電子設備的發展具有巨大的推動作用。當前光刻技術發展的狀態主要是在一種極限的情況下，因此未來微電子設備科研工作者的主要研究方向就是對極紫外曝光光刻技術的研究。

2.4 在X射線曝光技術上的發展

光的波長低于五納米就是X射線，X射線的分辨率和精確度普遍高于其他的光線，其主要原因是X射線具有相對較短的波長。從1972年開始科研人員就十分重視這項技術，因此對于這方面的研究科技人員也一直沒有放棄過。但是由于X射線的反射沒有合適的材料，從而在光刻技術中無法正常發揮X射線相應的作用，只有在印刷術中廣泛應用，另一方面，X射線具有非常短的波長，因此可以在一定程度上將其忽略，從而使這項技術復制出來的圖形與模板的相似度幾乎一應，因此，在未來光刻技術發展的過程中，要找到適合X射線反射適合的材料，在光刻技術中充分利用其極高的分辨率，從而使光刻技術進一步發展。

3 結語

綜上所述，光刻技術和微電子設備發展的黃金時間就是21世紀，隨著相關科研工作者的不斷努力，在未來某個時間點一定會誕生具有更高科技含量的光刻技術，從而使當前光刻技術的瓶頸得以突破，進而使光刻技術進入一個全新發展的階段。另外，在未來一段時間內光刻技術和微電子設備之間的相互依賴關系會保持著，而微電子設備的發展仍然受到光刻技術的進步的影響。

參考文獻

[1] 任杰.光刻技術在微電子設備上的應用及展望[J].電子技術與軟件工程，2015（4）：126.

[2] 郭龍.光刻技術在微電子設備上的應用及展望[J].中國新通信，2012，14（24）：34.

[3] 劉加峰，胡存剛，宗仁鶴.光刻技術在微電子設備的應用及發展[J].光電子技術與信息，2004，17（1）：24-27.

[4] 夏煒煒.光刻技術在微電子設備中的應用及發展[J].電子技術與軟件工程，2016（22）：88.