Dalam artikel sebelumnya, kami memperkenalkan fabrikasi wafer, proses pengoksidaan, dan sejarah separa litar bersepadu. Sekarang, mari kita teruskan meneroka proses fotolitografi, yang memindahkan corak litar elektronik ke wafer. Fotolitografi adalah serupa dengan mengambil gambar dengan kamera filem, tetapi bagaimanakah ia berfungsi dengan tepat?

Fotolitografi, sama seperti membangunkan foto hitam putih

Fotolitografi, yang biasanya dirujuk sebagai "foto," dinamakan untuk proses pemindahan reka bentuk litar ke wafer dengan mendedahkan corak melalui topeng foto. Mencipta replika pada wafer adalah serupa dengan membangunkan filem hitam dan putih pada kertas fotosensitif.

Apabila corak litar menjadi semakin padat, komponen cip juga perlu dikurangkan menggunakan proses skala nano berketepatan tinggi. Menghasilkan corak litar yang lebih halus ini sangat bergantung pada proses fotolitografi. Oleh itu, apabila cip mengecil dalam saiz, ketepatan tinggi dan teknologi fotolitografi lanjutan adalah penting.

Bersedia untuk melukis corak litar pada wafer

Mari kita lihat dengan lebih dekat proses fotolitografi. Langkah pertama ialah menggunakan perisian reka bentuk bantuan komputer (EDA) untuk mereka bentuk corak litar yang akan dilukis pada wafer. Pada kanvas corak litar elektronik ini, jurutera akan mencipta susun atur yang direka dengan tepat yang menentukan tahap penyepaduan cip semikonduktor.

Mencipta topeng foto yang berfungsi sama dengan negatif fotografi

Menggunakan kromium (Cr), litar mikro dipindahkan ke substrat kaca yang diperbuat daripada kuarza ultra-tulen untuk mencipta topeng foto yang mewakili reka bentuk litar. Topeng foto, juga dikenali sebagai reticle, berfungsi seperti filem fotografi, mencerminkan corak litar. Untuk mencapai corak yang lebih halus, photomask direka untuk menjadi lebih besar daripada dimensi litar dan kemudian secara optik mengecut ke wafer menggunakan optik kanta.

Proses fotolitografi merangkumi peringkat salutan, pendedahan dan pembangunan.

1. Salutan: Lapisan photoresist (PR) disalut pada permukaan wafer.

Dengan penyediaan lengkap, langkah seterusnya ialah melukis corak pada wafer. Pertama, lapisan photoresist (PR) yang sensitif kepada cahaya disapu rata pada permukaan wafer. Ini menjadikan wafer bertindak sebagai kertas fotosensitif yang digunakan dalam membangunkan foto. Lapisan photoresist perlu nipis dan seragam, serta sangat sensitif kepada cahaya ultraungu untuk menghasilkan corak litar yang berkualiti tinggi dan tepat.

2. Pendedahan: Corak litar dilukis pada wafer menggunakan cahaya.

Dengan menggunakan stepper, reka bentuk litar pada photomask ditayangkan dan dipindahkan ke wafer yang disalut dengan photoresist menggunakan cahaya ultraungu. Proses ini dipanggil "pendedahan langkah-dan-ulang." Oleh kerana ketepatan tinggi yang diperlukan untuk cip semikonduktor, kawasan pendedahan boleh dipilih dan dikawal dengan tepat.

3. Perkembangan: Corak litar terbentuk melalui proses pembangunan.

Langkah terakhir proses fotolitografi dipanggil pembangunan, yang serupa dengan proses membangunkan foto. Langkah ini adalah penting kerana ia menentukan bentuk akhir corak litar pada wafer. Apabila penyelesaian pembangun disembur pada wafer, penyingkiran terpilih kawasan tertentu berlaku untuk mencipta corak yang diingini.

Fotoresist boleh sama ada positif atau negatif, bergantung pada tindak balasnya terhadap cahaya. Jika photoresist positif digunakan, kawasan yang terdedah kepada cahaya (terdedah) dikeluarkan semasa pembangunan, meninggalkan kawasan yang tidak terdedah. Sebaliknya, jika photoresist negatif digunakan, sebaliknya berlaku.

Setelah langkah pembangunan selesai, proses fotolitografi selesai. Pelbagai instrumen, termasuk mikroskop optik, digunakan untuk memeriksa wafer dengan teliti. Hanya wafer yang lulus semua pemeriksaan meneruskan ke langkah seterusnya.

Dalam artikel ini, kami telah memperkenalkan proses fotolitografi, yang melibatkan penayangan reka bentuk litar yang tepat pada wafer. Nantikan bahagian seterusnya siri ini, di mana kita akan belajar cara mengalih keluar bahan yang tidak diperlukan secara selektif melalui proses goresan untuk mencipta corak litar yang diingini pada wafer.