第351章 芯片制造当中的诸多配套耗材和设备 (第1/2页)

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在光刻工艺中，光刻胶、掩模版、显影液和去胶剂是最关键的几项耗材。

光刻胶如同芯片制造的 “画笔”，它对光线极为敏感，通过曝光、显影等步骤，能够将芯片设计图案精准地转移到硅片上，不同类型的光刻胶适用于不同的制程工艺，其质量直接影响芯片的分辨率与性能。

现阶段的光刻胶可分为正胶与负胶，正胶以 AZ 系列为代表，负胶则以 KtFR 系列为典型，它们基于酚醛树脂或环化橡胶体系制成，在光源适配方面，主要使用 g-line（436nm）和 i-line（365nm）汞灯光源。

而光刻环节所用到的光刻机，堪称芯片制造设备中的 “皇冠”，如今接触式光刻机和接近式光刻机较为常见，前者通过光刻掩模版与硅片直接接触实现曝光，后者则让掩模版与硅片保持微小间隙进行曝光。

这类光刻机相比几十年之后的光刻机来说虽精度有限，但能满足 4 英寸、6 英寸硅片的常规光刻需求。

掩膜版方面，目前材料为石英玻璃镀铬，仪器通过电子束或激光直写技术制作精细图形，就如同光刻过程的 “模板”，光线透过掩膜版照射到光刻胶上，实现图案的复制，高精度掩膜版的制作工艺复杂，对材料和设备要求极高。

显影液能将曝光后的光刻胶溶解，显现出所需图案，正胶一般使用碱性溶液，如 Koh、tmAh，负胶则使用有机溶剂，去胶时，一般采用氧等离子体灰化，或使用硫酸 - 过氧化氢混合液，以去除光刻过程完成后残留的光刻胶，保证硅片表面的洁净。

蚀刻工艺同样需要多种特定耗材，其有湿法刻蚀和干法刻蚀两种。

湿法蚀刻以液体形式对硅片表面进行腐蚀，去除不需要的材料，具有蚀刻速率快、均匀性好的特点，化学品方面，二氧化硅蚀刻使用氢氟酸缓冲液，如 boE；氮化硅蚀刻需用到热磷酸；金属蚀刻时，铝使用磷酸、硝酸及醋酸混合液，铜则用硝酸。

不过湿法刻蚀因为方向性难以控制的问题，在亚微米级的制造过程就不太能用了，干法蚀刻气体则通过等离子体反应，实现对硅片的精确蚀刻，当下制造工艺里面一般会使用 cF4、cl2、bcl3 等气体，用于硅、金属和介质层蚀刻，能够满足更高精度的制程要求。

和工艺相对应的，蚀刻设备也分为湿法蚀刻设备和干法蚀刻设备。

湿法蚀刻设备通过化学溶液对硅片进行腐蚀，设备相对简单但需精确控制溶液流量和温度；干法蚀刻设备则借助等离子体技术，实现更精准的蚀刻，像反应离子蚀刻设备，通过射频电源激发反应气体产生等离子体，对硅片表面进行蚀刻。

薄膜沉积环节工艺分为两种，分别是简称为 pVd 的物理气相沉积和简称为 cVd 的化学气相沉积。

pVd 工艺中，靶材采用铝、钛、钨等金属，用于金属化层，辅助气体则使用氩气作为溅射气体。cVd 工艺里，介质层通过硅烷沉积二氧化硅，氨气与硅烷反应生成氮化硅，多晶硅则通过硅烷在高温下分解沉积而成。

这两种工艺相互配合，满足芯片制造中对不同薄膜材料和性能的需求。

pVd 设备主要有溅射镀膜设备，通过离子轰击靶材，使靶材原子溅射出来沉积在硅片表面；cVd 设备则更为复杂，包括常压化学气相沉积设备、低压化学气相沉积设备等，能在不同压力和温度条件下，实现各种薄膜材料的沉积。