光微影技術

光微影技術 (Photolithography) 
國立彰化師範大學光電科技研究所張淑貞碩士生/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

利用光微影技術可以把對應於複雜電路的圖案，形成於晶圓表面。

首先必須製作一個矩形石英板，它是含有所需圖樣的透明石英板。而石英板上不透明（暗色）部份是由吸收紫外光的材料構成，例如氧化鐵。矩形石英板包含的圖樣，只對應到一個晶片內電路的圖案，而非整個晶圓上許多晶片內一再重複同樣的圖案，對應到整個晶圓的石英板叫做光罩(mask)。通常是利用圖樣製作軟體程式，按照事先設計好的佈局圖，由計算機控制的電子數來形成所需的圖樣。

一層對電子束靈敏的材料（電子束阻劑）先塗敷在氧化鐵覆蓋的石英板上，其後此阻劑將曝照於電子束下。電子束阻劑是一種有機聚合物，在高能量粒子，例如電子、光子照射下會引起化學變化。

按照設計好的圖樣，晶圓上的阻劑在不同的區域被選擇性的予以照射。照射之後以化學溶液顯影。

阻劑的形式有兩種，正阻劑是利用顯影液去除曝光的部份，而負阻劑則是以顯影液去除未曝光的部份。利用電漿蝕刻去除選定的氧化鐵層，需要的圖樣便因而產生。矩形石英板可以重複的使用於矽晶圓上。製作一個積體電路，依照製程步驟，有時需要十個以上甚至數十個矩形石英板。 一開始矽晶圓上要覆蓋對紫外光靈敏的有機材料，光阻劑。將液態的光阻劑滴在晶圓上，再把晶圓快速旋轉以形成均勻的塗佈層。接著紫外光穿透矩形石英板照射到塗滿光阻的晶圓上，為了使積體電路正確工作，前後的圖樣必須精確的對準，此一對準設備稱為光照對準機 (mask aligners)，使曝光的光阻劑酸化，再以NaOH的鹼性溶液顯影，蝕去曝光的阻劑。如此即可將矩形石英板的圖樣轉移複製到晶圓上。留存在晶圓上的光阻再以125oC的溫度烘烤使其硬化。接著進行所需的後續製程，例如在晶圓上未被光阻覆蓋的區域，植入雜質離子或以電漿蝕刻去除未被覆蓋的表層區域。而採用化學機械研磨，使得製程中各步驟盡量維持表面的平坦化為一項必要的步驟。此項製程會用到含有細微SiO2顆粒的NaOH溶液。

參考資料

半導體元件