半導(dǎo)體光刻機(jī)的詳細(xì)解說

半導(dǎo)體器件被廣泛應(yīng)用于從智能手機(jī)到汽車等各個(gè)領(lǐng)域，在其制造過程中半導(dǎo)體光刻機(jī)必不可少。你知道嗎，日本首臺半導(dǎo)體光刻機(jī)發(fā)售已經(jīng)50周年了。

今日，佳能中國宣布，佳能產(chǎn)日本首臺半導(dǎo)體光刻機(jī)PPC-1發(fā)售50周年。佳能PPC-1于1970年發(fā)售，隨著數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展，佳能的半導(dǎo)體光刻機(jī)也在不斷升級。

首臺日本產(chǎn)半導(dǎo)體光刻機(jī)PPC-1

據(jù)悉，佳能光刻機(jī)的歷史始于對相機(jī)鏡頭技術(shù)的高度應(yīng)用。靈活運(yùn)用20世紀(jì)60年代中期在相機(jī)鏡頭開發(fā)中積累的技術(shù)，佳能研發(fā)出了用于光掩膜制造的高分辨率鏡頭。

此后，為了進(jìn)一步擴(kuò)大業(yè)務(wù)范圍，佳能開始了半導(dǎo)體光刻機(jī)的研發(fā)，并于1970年成功發(fā)售日本首臺半導(dǎo)體光刻機(jī)PPC-1，正式進(jìn)入半導(dǎo)體光刻機(jī)領(lǐng)域。

佳能于1975年發(fā)售的FPA-141F光刻機(jī)在世界上首次實(shí)現(xiàn)了1微米（00萬分之一米）以下的曝光，此項(xiàng)技術(shù)作為“重要科學(xué)技術(shù)歷史資料（未來技術(shù)遺產(chǎn)）”，于2010年被日本國立科學(xué)博物館產(chǎn)業(yè)技術(shù)歷史資料信息中心收錄。

目前佳能的光刻機(jī)陣容包括i線光刻機(jī)和KrF光刻機(jī)產(chǎn)品線。其中，i線光刻機(jī)是指使用i線（水銀燈波長365nm）光源的半導(dǎo)體光刻機(jī)。而KrF光刻機(jī)是指使用波長248nm，由氪（Kr）氣體和氟（F）氣體產(chǎn)生的激光的半導(dǎo)體光刻機(jī)。

佳能表示，今后將繼續(xù)擴(kuò)充半導(dǎo)體光刻機(jī)的產(chǎn)品陣容和可選功能，以支持各種尺寸和材料的晶圓以及下一代封裝工藝。

此外，在尖端領(lǐng)域?yàn)闈M足電路圖案進(jìn)一步微細(xì)化的需求，佳能也在致力于推進(jìn)納米壓印半導(dǎo)體制造設(shè)備※7的研發(fā)，并使之能應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。

何為半導(dǎo)體光刻機(jī)？

半導(dǎo)體光刻機(jī)在半導(dǎo)體器件的制造過程中，承擔(dān)“曝光”的作用。半導(dǎo)體器件是通過將精細(xì)電路圖案曝光在稱為晶圓的半導(dǎo)體基板上而制成的。半導(dǎo)體光刻機(jī)設(shè)備的作用是將在掩膜版上繪制的電路圖案通過投影透鏡縮小，再將圖案曝光在晶圓上。

晶圓在晶圓臺上依次移動，電路圖案將在一個(gè)晶圓上重復(fù)曝光。因?yàn)殡娐肥怯蓮奈⒚椎郊{米級別的超精細(xì)圖案經(jīng)過多層堆疊制成，所以半導(dǎo)體光刻機(jī)也需具備超高精密的技術(shù)，以滿足從微米到納米單位級別的性能。

以下為半導(dǎo)體器件制造工藝：

1、制作掩膜版（原版）

設(shè)計(jì)決定半導(dǎo)體芯片功能和性能的電路。電路圖案繪制在數(shù)十塊玻璃板上。

2、準(zhǔn)備晶圓

準(zhǔn)備半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)的圓盤形晶圓。加熱后在表面形成氧化膜，然后涂上光阻（感光劑）。

3、在晶圓上繪制電路圖案

①光照在掩膜版上，將電路圖案曝光在晶圓上。光通過透鏡縮小，可以畫出更細(xì)的線。電路的線寬越細(xì)，一個(gè)半導(dǎo)體器件上可集成的半導(dǎo)體元件數(shù)量就越多，從而可以獲得高性能且多功能的半導(dǎo)體器件。（使用光刻機(jī)）

（曝光的原理圖）

光照到部分的光阻發(fā)生變化后。使用顯影液將曝光部分去除。

②光阻覆蓋部分以外的氧化膜通過與氣體反應(yīng)去除。

③在去除不需要的光阻后，在裸露的晶圓上，通過注入離子使晶體管有效工作，由此來制造半導(dǎo)體元件。

④用絕緣膜覆蓋整個(gè)晶圓后，將表面弄平整確保沒有凹凸。隨后涂上光阻，準(zhǔn)備下一層電路圖案的曝光。

重復(fù)①～④的工藝，在晶圓表面形成多個(gè)層，然后通過布線連接。

4、從晶圓上切下半導(dǎo)體芯片

5、將芯片粘在框架上，接上電線檢查工程后半導(dǎo)體器件制作完成

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