光罩(英文:Reticle,Mask),在薄膜、塑料或玻璃基体材料上制作各种功能图形并精确定位,以便用于光致抗蚀剂涂层选择性曝光的一种结构。掩膜版应用十分广泛,在涉及光刻工艺的领域都需要使用掩膜版,如IC(Integrated Circuit,集成电路)、FPD(Flat Panel Display,平板显示器)、PCB(Printed Circuit Boards,印刷电路板)、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微机电系统)等。在制作IC的过程中,利用光蚀刻技术,在半导体上形成图型,为将图型复制於晶圆上,必须透过光罩作用的原理,类似于冲洗照片时,利用底片将影像复制至相片上。
简介
业内又称光掩模版、掩膜版,英文名称 MASK 或 PHOTOMASK),待加工的掩膜版由玻璃/石英基片、铬层和光刻胶层构成。其图形结构可通过制版工艺加工获得,常用加工设备为直写式光刻设备,如激光直写光刻机、电子束光刻机等。该产品是由石英玻璃作为衬底,在其上面镀上一层金属铬和感光胶,成为一种感光材料,把已设计好的电路图形通过电子激光设备曝光在感光胶上,被曝光的区域会被显影出来,在金属铬上形成电路图形,成为类似曝光后的底片的光掩模版,然后应用于对 集成电路 进行投影定位,通过集成电路光刻机对所投影的电路进行光蚀刻,其生产加工工序为:曝光,显影,去感光胶,最后应用于光蚀刻。
结构
• 实体结构:布满集成电路图像的铬金属薄膜的 石英 玻璃片上的图像。
• 倍缩光 掩模 (Reticle):当铬膜玻璃仅能局部覆盖 晶圆 称为倍缩光掩模,通常图型要放大4倍、5倍或10倍。
• 光掩模(Mask):当铬膜玻璃上的图像能覆盖整个晶圆时称之为光罩。
光刻
光刻 ( 英语 : photolithography )是 半导体器件 制造工艺中的一个重要步骤,该步骤利用曝光和显影在 光刻胶 层上刻画 几何图形 结构,然后通过 刻蚀 工艺将光掩模上的图形转移到所在衬底上。这里所说的衬底不仅包含硅晶圆,还可以是其他金属层、介质层,例如玻璃、SOS中的 蓝宝石 。
首先,通过金属化过程,在硅衬底上布置一层仅数纳米厚的金属层。然后在这层金属上覆上一层光刻胶。这层光阻剂在曝光(一般是 紫外线 )后可以被特定溶液( 显影液 )溶解。使特定的光波穿过 光掩膜 照射在光刻胶上,可以对光刻胶进行选择性照射(曝光)。然后使用前面提到的显影液,溶解掉被照射的区域,这样,光 掩模 上的图形就呈现在 光刻胶 上。通常还将通过 烘干 措施,改善剩余部分光刻胶的一些性质。
上述步骤完成后,就可以对衬底进行选择性的 刻蚀 或 离子注入 过程,未被溶解的光刻胶将保护衬底在这些过程中不被改变。
刻蚀或离子注入完成后,将进行 光刻 的最后一步,即将光刻胶去除,以方便进行 半导体器件 制造的其他步骤。通常,半导体器件制造整个过程中,会进行很多次光刻流程。生产复杂 集成电路 的工艺过程中可能需要进行多达50步光刻,而生产薄膜所需的光刻次数会少一些。
集成电路
集成电路 ( 英语 :integrated circuit,缩写:IC; 德语 :integrierter Schaltkreis)、或称 微电路 (microcircuit)、 微芯片 ( microchip )、 晶片 /芯片(chip)在 电子学 中是一种把电路(主要包括半导体设备,也包括被动组件等)小型化的方式,并时常制造在半导体 晶圆 表面上。
前述将电路制造在 半导体芯片 表面上的 集成电路 又称薄膜(thin-film)集成电路。另有一种厚膜(thick-film)集成电路(hybrid integrated circuit)是由独立半导体设备和被动组件,集成到衬底或线路板所构成的小型化电路。
本文是关于单片(monolithic)集成电路,即薄膜集成电路。
从1949年到1957年,维尔纳·雅各比(Werner Jacobi)、杰弗里·杜默 (Jeffrey Dummer)、西德尼·达林顿(Sidney Darlington)、樽井康夫(Yasuo Tarui)都开发了原型,但现代 集成电路 是由 杰克·基尔比 在1958年发明的。其因此荣获2000年 诺贝尔物理学奖 ,但同时间也发展出近代实用的集成电路的 罗伯特·诺伊斯 ,却早于1990年就过世。