光刻技术在微电子设备中的应用及发展

摘 要

近些年来，伴随着我国芯片集成水平的高度提升，其对光刻技术的要求也不断提高，在二十世纪末，科学界一致坚信光刻技术的的最低分辨率是0.5，但是伴随着扫描技术、分辨率增强技术水平的提升与抗蚀剂等技术的应用，当下光刻技术分辨率已经降低至0.1，甚至能够低于0.1，虽然还是存在较多人对光刻技术的发展前景并不看好，但是其依旧凭借着不断钻研的精神，屡屡打破确定的分辨率极限，因此，本文主要针对当下光刻技术在微电子设备的实际应用与相关的发展前景进行深入的分析，希望能为我国光刻技术水平的提升具有一定的帮助。

【关键词】光刻技术 微电子设备 发展

自世界上的首个晶体管被研发以来，半导体已经历经了半个多世纪的发展历史，目前，其依旧具有十分美好的发展前景。光刻技术主要是通过复制的方式将模板印到相关材料上从而形成电路，一开始，光刻技术的使用是微电子行业发展的重点，但是现在，光刻技术在众多行业都得到了十分广泛的应用，对于光刻技术的进步与研发主要是从波长入手的，更短的波长逐渐成为相关技术人员追求的目标，也在很大程度上促进了光刻技术的发展与进步。

1 光刻技术在微电子设备中的应用

1.1 电子行业

零件的外观、尺寸等是集成电路最主要的外在特点，光刻技术在电子行业的应用主要是用于零件的生成与复制，其对于电子行业的发展来说具有非常重要的作用。光刻技术在电子行业中主要起着技术领导的作用，这是目前电子行业最受人瞩目的关键技术，更短的波长、更好的透镜材料以及更高水平的孔径加工技术都成为目前技术人员追求的主要目标。

1.2 集成电路

光刻技术主要是通过图形的复制实现对半导体的加工与设计，并将其运用于集成电路中，因此，光刻技术对于集成电路的生产来说起着非常重要的作用。如今，光刻技术已经成为集成电路中无可替代的一项重要技术，光刻技术在很大程度上提升了零件生产与图形复制的精确度。另外，在硅片的加工中，光刻技术可以大大提升成品的产量，提升企业的经济效益。在集成电路的生产中，光刻过程不能产生任何差错，否则会造成材料的浪费，从而提升成本，然而光刻技术能够在很大程度上降低成本，保证产品质量，并通过技术水平的不断提升，提高光刻的精确度，降低错误率，实现微电子设备行业的高速发展。

1.3 芯片制造

光刻技术是芯片制造中的重要技术，这里的芯片主要是指硅片，目前，伴随着芯片制造经济效益的提升，硅片生产的规模越来越大。另外，由于光刻技术水平的不断提升，其屡次打破了人们预期的极限，并实现了高分辨率、高效率以及低成本的统一。为了提升芯片制造的分辨率，技术人员在不断追求光刻技术的波长越来越短的同时，还应该具有技术的宽容心与效益性，例如在使用PSM技术时，应该充分考虑该项技术的成本、工序等众多因素，总而言之，目前光刻技术在芯片制造领域得到了十分广泛的应用。

2 光刻技术的发展

2.1 极紫外曝光

在对各大元素的研究中，人们发现金属钼与硅的分子结构对于极紫外光的反射性较强，这为极紫外光在光刻技术中的应用提供了一定的契机，更小波长的光刻技术也逐渐从理论转化为实践。极紫外光可以在很大程度上降低光刻的波长，并具有一定的性质能够很好地提升光刻分辨率，总而言之，极紫外曝光将成为未来具有较好前景的光刻技术，目前，对于该方面发研究已经引起了社会各界的密切关注，越来越多的技术人员开始投入到相关的课题研究中。

2.2 电子束投影技术

利用光线散射投影出来的电子束在本质上主要是强光的电子源，其通过相关的透镜进行必要的聚焦从而形成电子束，并对相关的制作材料进行一定的照明。众所周知，电子束的波长较小，分辨率较高，使用方便且容易控制，因此，在图形的制作上，电子束的应用具有一定的优势，衍射效应对其的影响较小，另外，电子束利用较小的孔径可以在很大程度上提升其分辨率，无需进行相关的校正。并且，该项技术的成本远低于其他技术，因为其无需用到X光等成本较高的光束，因此，实现高效率与低成本的统一是技术开发人员未来的追求目标。

2.3 X射线曝光技术

X射线主要是指波长低于五纳米的光，相较于其他光线，X射线的波长相对较短，因此，X射线的分辨率与精确度都普遍较高。该技术自1972年来，就受到了密切的关注，相关的技术人员一直致力于对于该方面的研究，但是因为没有合适的材料能够反射X射线，这得到X射线在光刻技术中无法发挥其相应的作用，只能适用于印刷技术中。另外，由于X射线的波长非常短，在一定程度上甚至可以忽略不计，因此，该项技术复制出来的图形与模板的相似度几乎完全一样，该项技术的高分辨率希望能够在光刻技术未来的发展中得到充分的利用。

2.4 PSM技术

对于体积较小的个体，要想实现其转移的困难性本来不高，但是由于众多小体积的图形聚集在一起，在转移的过程中，由于光线的衍射与散射等往往会导致图形的变形，而对于该问题的解决，PSM技术具有不可忽视的重要作用，目前我国大部分半导体技术中使用的都是PSM模板。根据相关数据显示，PSM技术能够实现最小尺寸为光线波长的五分之一，这将在很大程度上避免小个体在转移过程中产生错误。

3 结论

综上所述，光刻技术在不断向高精确度、高亮度以及高分辨率等方向进行发展，近些年来，我国的光刻技术水平已经得到了很大程度的提升，并呈现出美好的发展前景。在未来的光刻技术中，能够很好地实现低成本、高效率以及高分辨率等特征，这对于光刻技术的广泛应用以及微电子设备领域的发展都具有一定的帮助，目前，越来越多的技术人员开始投入到光刻技术的研究中，这对现有的光刻技术具有很大的推动作用。

参考文献

[1]宋庆彬.微电子控制机电设备在工业中的实际应用论述[J].引文版：工程技术，2016（01）.

[2]杨瑞刚.自动化控制技术在电气工程中的应用与发展[J].商品与质量，2016（18）.

作者简介

夏炜炜（1981-），男，江苏省扬州市人。研究生学历。现供职于扬州大学物理科学与技术学院。研究方向为微电子/电子。

作者单位

扬州大学物理科学与技术学院 江苏省扬州市 225002