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    光刻机VS蚀刻机:同是芯片制造机,命运分两极

    2019-02-15 19:55:00 来源:EEFOCUS
    标签:

     

    谈及芯片问题,大家对我国的印象也许还停留在严重依赖进口的形象中,一场中美贸易战将这一行业暴?#23545;?#20102;公众的面前,于是芯片行业开始了“造芯运动”。那么,经过这?#38382;?#38388;的大操大办,我国是否有进展呢?近?#31449;?#20256;来了好消息,中芯国际自主研发的5nm蚀刻机已?#26194;?#34987;台积电验收。目前,台积电?#30740;?#24067;与中微合作。中国芯片从28nm到10nm,再到7nm,演绎着黑马奇迹,不断实现自我超越。

     

    中微制造的5纳米蚀刻机是完全自主研发的。这家成立仅15年的半导体公司是中国最大的芯片方案制造商,为中国的科技做出了贡献。蚀刻工艺也开始慢慢突破。在未来,它将逐步突破技术难题。

     

    ?#27604;唬?#20540;得提醒的是,5nm蚀刻机的?#26194;?#24182;不意味着它可以批量生产5nm芯片。目前世界上还是7纳米芯片是最先进的。蚀刻机是芯片生产中不可缺少的一个?#26041;冢?#32780;最重要的?#26041;?#26159;光刻。但目前我国的科技水平还没有独立开发出10 nm?#27573;?#20869;的光刻强度,仍然处于90 nm光刻的水平。

     

    说到这里,就涉及到一个问题,什么是蚀刻机?为什么在生产芯片的过程中需要这种设备?

     

    什么是蚀刻机?

    简单来说,所谓的蚀刻机,就是在芯片生产的过程中所必须使用的一种设备,这种设备的作用就好像是雕刻中的刻刀一样,用种种手段把一块完整的金属板中我们不需要的部分给去除掉,剩下的就是我们需要的电路了。

     

    下面这幅图这是芯片蚀刻的过程。从图中可以看到,金属板的表面上有一部分没有覆盖光刻胶,而这部分金属在蚀刻机的作用下被去除了,然后金属板(或者说晶圆)的表面就变成了我们想要的形?#30784;?#25972;个大规模集成电路光刻和蚀刻的过程可以见再下一张图。

     

    蚀刻作用对金属板表面的塑形

     

     

    大规模集成电路的制造过程

     

    那什么是等离子蚀刻机?
    蚀刻机的最终目的就是不断把金属板表面我们不需要的部分给挖掉。

     

    为了达到上述目的,最开始是使用的化学物?#19990;?#25366;掉这些物?#21097;?#27605;竟化学物质可以跟金属板中的材料发生反应,十分快速方便,但是其中也产生了一个很大的问题:液体的腐蚀是向各个方向的,不好控制。

     

    打个形象的比方,你用一块板子能够挡住洪水吗?#30475;?#26696;是不能,因为水会绕过这块板?#21360;?#32780;用化学物质腐蚀金属表面有很多的弊端。下面这张图就很好的?#24471;?#20102;这种问题,化学液体绕过了覆盖晶圆表面的光刻胶,腐蚀了我们不想腐蚀的部分。如果我们要求电路非常细,那么这种多余的腐蚀肯定会影响电路的性能。这就好比一根柱子,你在两边挖掉一点儿,如果这根柱子很粗,那么没什么太大的关系,如果这根柱子很细,那么估计就要倒掉了——这也是为什么化学物质蚀刻的方法不适用于更高制程的芯片。

     

    化学物质蚀刻的缺点

     

    所以我们需要一种不会拐弯的物?#19990;?#33104;蚀金属表面,这种东西是什么呢?#30475;?#26696;是“光”。光是不会拐弯的,所以可以?#25163;?#22320;腐蚀金属表面。?#27604;?#20102;,这里的“光”不是真的光,而是一?#20540;?#31163;子体,通过等离子体来对金属表面进行蚀刻。为什么等离子可以腐蚀金属表面、怎么产生等离子的,这个不重要,我们只需要知?#36182;?#31163;子蚀刻更好、可以?#32654;?#21046;造更精密的芯片就行了。?#28909;?#35828;下面这幅?#36857;?#23601;可以很好地?#24471;?#20004;种刻蚀方法的区别。

     


    化学物质蚀刻和等离子蚀刻的区别

     

    下面这张图就是等离子刻蚀出来的金属板表面,虽然说还是会有刻蚀“拐弯”的现象——这是由于等离子体可能发生反射造成的,但是相对而言壁面?#20011;?#24456;光滑了。如果是化学刻蚀的话,很有可能?#20011;严?#26041;的金属物质全部腐蚀掉了。

     

    等离子刻蚀出来的金属板表面

     
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    作者简介
    邱丽婷
    邱丽婷

    与非网编辑,网名:泥点?#21360;?#24895;做电子世界的沧海一粟,以赤子之?#27169;?#36861;寻真理。

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