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大国重器之国产刻蚀机:中国芯片燎原火

  • 时间:2020-02-13 20:45 编辑: 来源: 阅读:128
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摘要:今天汐元就和大家讲一讲刻蚀机的那些事吧。在开始之前先统一一下名称,“刻蚀机”和“蚀刻机”都是正确的叫法。国内两家重要的厂家中微半导体和北方华创用的都是“刻蚀机”,本文也统一使用“刻蚀机”。一、刻蚀机是用来做什么的刻蚀机,

今天汐元就和大家讲一讲刻蚀机的那些事吧。


在开始之前先统一一下名称,“刻蚀机”和“蚀刻机”都是正确的叫法。国内两家重要的厂家中微半导体和北方华创用的都是“刻蚀机”,本文也统一使用“刻蚀机”。


一、刻蚀机是用来做什么的

刻蚀机,顾名思义,对应的是芯片制造中的“刻蚀”这一步。


在芯片制造中,“光刻”和“刻蚀”是两个紧密相连的步骤,也是非常关键的步骤。


回顾IT之家之前介绍光刻机的文章,我们知道,“光刻”就相当于用投影的方式把电路图“画”在晶圆上。注意,这个时候,电路图其实不是真的被画在了晶圆上,而是被画在了晶圆表面的光刻胶上。




光刻胶表层是光阻,一种光敏材料,被曝光后会消解。


而“刻蚀”,才是真正沿着光刻胶表面显影的图案,将电路图刻在晶圆上。




打一个不怎么精确的比方。


比如我们想在墙上刻出“IT之家”四个字,我们不是直接操起刀子就刻,而是先在墙上用笔描出“IT之家”的图案。这一步,是光刻。




接着,我们才拿起刀子,沿着刚才在墙上描出的图案来雕刻。这一步,是刻蚀。而刻蚀机,就是专业干这个活的。




基于此,我们再来理解刻蚀的准确定义,就比较容易理解了:


刻蚀,是用化学或物理方法对衬底表面或表面覆盖薄膜进行选择性腐蚀或剥离的过程,进而形成光刻定义的电路图形。


在芯片制造中,有三个核心的环节,分别是薄膜沉积、光刻、和刻蚀。


其中,光刻是最复杂、最关键、成本最高、耗时最高的环节;刻蚀的成本仅次于光刻,重要性也在不断上升;而薄膜沉积也是必不可少的重要工序,在制造中,为了实现大型集成电路的分层结构,需要反复进行沉积-刻蚀-沉积的过程。


从下面的图也可以看出刻蚀在芯片制造中的重要地位。




二、刻蚀机的技术细节

1、湿法刻蚀和干法刻蚀


从刻蚀的定义和原理上我们知道,它其实就是在晶圆上刻画电路图的过程。


相信这时候广大IT之家小伙伴们第一个想到的问题就是:用什么刻?尖刀?锥子?


哈哈,肯定不可能是用刀子去刻,毕竟这可是纳米级别的工艺。


实际上,刻蚀总体可分两种技术方案:湿法刻蚀和干法刻蚀。


所谓湿法刻蚀,很容易理解,就是用液体的化学试剂去腐蚀、消解晶圆表面我们需要去除的纹理图案。




▲资料来源:Photofabrication


而干法刻蚀,这部分就比较复杂了,汐元在后面会重点讲。


干法刻蚀,很显然,用的就不是化学试剂之类的液体了

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