光刻機(jī)VS蝕刻機(jī)：同是芯片制造機(jī)，命運(yùn)分兩極
發(fā)表時(shí)間：2019-08-20 15:28:13
談及芯片問(wèn)題，大家對(duì)我國(guó)的印象也許還停留在嚴(yán)重依賴進(jìn)口的形象中，一場(chǎng)中美貿(mào)易戰(zhàn)將這一行業(yè)暴露在了公眾的面前，于是芯片行業(yè)開(kāi)始了“造芯運(yùn)動(dòng)”。那么，經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的大操大辦，我國(guó)是否有進(jìn)展呢？近日就傳來(lái)了好消息，中芯國(guó)際自主研發(fā)的5nm蝕刻機(jī)已成功被臺(tái)積電驗(yàn)收。目前，臺(tái)積電已宣布與中微合作。中國(guó)芯片從28nm到10nm，再到7nm，演繹著黑馬奇跡，不斷實(shí)現(xiàn)自我超越。
中微制造的5納米蝕刻機(jī)是完全自主研發(fā)的。這家成立僅15年的半導(dǎo)體公司是中國(guó)最大的芯片方案制造商，為中國(guó)的科技做出了貢獻(xiàn)。蝕刻工藝也開(kāi)始慢慢突破。在未來(lái)，它將逐步突破技術(shù)難題。
當(dāng)然，值得提醒的是，5nm蝕刻機(jī)的成功并不意味著它可以批量生產(chǎn)5nm芯片。目前世界上還是7納米芯片是最先進(jìn)的。蝕刻機(jī)是芯片生產(chǎn)中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，而最重要的環(huán)節(jié)是光刻。但目前我國(guó)的科技水平還沒(méi)有獨(dú)立開(kāi)發(fā)出10 nm范圍內(nèi)的光刻強(qiáng)度，仍然處于90 nm光刻的水平。
說(shuō)到這里，就涉及到一個(gè)問(wèn)題，什么是蝕刻機(jī)？為什么在生產(chǎn)芯片的過(guò)程中需要這種設(shè)備？
什么是蝕刻機(jī)？
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，所謂的蝕刻機(jī)，就是在芯片生產(chǎn)的過(guò)程中所必須使用的一種設(shè)備，這種設(shè)備的作用就好像是雕刻中的刻刀一樣，用種種手段把一塊完整的金屬板中我們不需要的部分給去除掉，剩下的就是我們需要的電路了。
那什么是等離子蝕刻機(jī)？
蝕刻機(jī)的最終目的就是不斷把金屬板表面我們不需要的部分給挖掉。
為了達(dá)到上述目的，最開(kāi)始是使用的化學(xué)物質(zhì)來(lái)挖掉這些物質(zhì)，畢竟化學(xué)物質(zhì)可以跟金屬板中的材料發(fā)生反應(yīng)，十分快速方便，但是其中也產(chǎn)生了一個(gè)很大的問(wèn)題：液體的腐蝕是向各個(gè)方向的，不好控制。
打個(gè)形象的比方，你用一塊板子能夠擋住洪水嗎？答案是不能，因?yàn)樗畷?huì)繞過(guò)這塊板子。而用化學(xué)物質(zhì)腐蝕金屬表面有很多的弊端。下面這張圖就很好的說(shuō)明了這種問(wèn)題，化學(xué)液體繞過(guò)了覆蓋晶圓表面的光刻膠，腐蝕了我們不想腐蝕的部分。如果我們要求電路非常細(xì)，那么這種多余的腐蝕肯定會(huì)影響電路的性能。這就好比一根柱子，你在兩邊挖掉一點(diǎn)兒，如果這根柱子很粗，那么沒(méi)什么太大的關(guān)系，如果這根柱子很細(xì)，那么估計(jì)就要倒掉了——這也是為什么化學(xué)物質(zhì)蝕刻的方法不適用于更高制程的芯片。
所以我們需要一種不會(huì)拐彎的物質(zhì)來(lái)腐蝕金屬表面，這種東西是什么呢？答案是“光”。光是不會(huì)拐彎的，所以可以筆直地腐蝕金屬表面。當(dāng)然了，這里的“光”不是真的光，而是一種等離子體，通過(guò)等離子體來(lái)對(duì)金屬表面進(jìn)行蝕刻。為什么等離子可以腐蝕金屬表面、怎么產(chǎn)生等離子的，這個(gè)不重要，我們只需要知道等離子蝕刻更好、可以用來(lái)制造更精密的芯片就行了。比如說(shuō)下面這幅圖，就可以很好地說(shuō)明兩種刻蝕方法的區(qū)別。
蝕刻機(jī)、光刻機(jī)傻傻分不清楚
可能會(huì)有一部分人把蝕刻機(jī)與光刻機(jī)搞混，畢竟這倆經(jīng)常一起出現(xiàn)，但其實(shí)它們之間還是有很大的差別的?？梢哉f(shuō)光刻機(jī)是芯片制造的魂，蝕刻機(jī)是芯片制造的魄，要想制造高端的芯片，這兩個(gè)東西都必須頂尖。
這倆機(jī)器最簡(jiǎn)單的解釋就是光刻機(jī)把電路圖投影到覆蓋有光刻膠的硅片上面，刻蝕機(jī)再把剛才畫(huà)了電路圖的硅片上的多余電路圖腐蝕掉，這樣看起來(lái)似乎沒(méi)什么難的，但是有一個(gè)形象的比喻，每一塊芯片上面的電路結(jié)構(gòu)放大無(wú)數(shù)倍來(lái)看比整個(gè)北京都復(fù)雜，這就是這光刻和蝕刻的難度。
光刻的過(guò)程就是現(xiàn)在制作好的硅圓表面涂上一層光刻膠（一種可以被光腐蝕的膠狀物質(zhì)），接下來(lái)通過(guò)光線（工藝難度紫外光＜深紫外光＜極紫外光）透過(guò)掩膜照射到硅圓表面（類似投影），因?yàn)楣饪棠z的覆蓋，照射到的部分被腐蝕掉，沒(méi)有光照的部分被留下來(lái)，這部分便是需要的電路結(jié)構(gòu)。
我國(guó)蝕刻機(jī)發(fā)展?fàn)顩r
正如文章首段展示的那樣，我國(guó)蝕刻機(jī)發(fā)展的狀況相對(duì)不錯(cuò)。中微半導(dǎo)體的表現(xiàn)充分證明了這種設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)化。顯然，這方面中國(guó)已經(jīng)是世界頂尖水平。然而，光刻機(jī)的境地就比較尷尬，光刻機(jī)企業(yè)不管是上海微電子的90nm光刻機(jī)，還是無(wú)錫影速200nm光刻機(jī)，與世界最先進(jìn)的7nm制程都相去甚遠(yuǎn)，在這兩條道路上，蝕刻機(jī)要再接再厲，而光刻機(jī)則需要迎頭趕上。
中微制造的5納米蝕刻機(jī)是完全自主研發(fā)的。這家成立僅15年的半導(dǎo)體公司是中國(guó)最大的芯片方案制造商，為中國(guó)的科技做出了貢獻(xiàn)。蝕刻工藝也開(kāi)始慢慢突破。在未來(lái)，它將逐步突破技術(shù)難題。
當(dāng)然，值得提醒的是，5nm蝕刻機(jī)的成功并不意味著它可以批量生產(chǎn)5nm芯片。目前世界上還是7納米芯片是最先進(jìn)的。蝕刻機(jī)是芯片生產(chǎn)中不可缺少的一個(gè)環(huán)節(jié)，而最重要的環(huán)節(jié)是光刻。但目前我國(guó)的科技水平還沒(méi)有獨(dú)立開(kāi)發(fā)出10 nm范圍內(nèi)的光刻強(qiáng)度，仍然處于90 nm光刻的水平。
說(shuō)到這里，就涉及到一個(gè)問(wèn)題，什么是蝕刻機(jī)？為什么在生產(chǎn)芯片的過(guò)程中需要這種設(shè)備？
什么是蝕刻機(jī)？
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，所謂的蝕刻機(jī)，就是在芯片生產(chǎn)的過(guò)程中所必須使用的一種設(shè)備，這種設(shè)備的作用就好像是雕刻中的刻刀一樣，用種種手段把一塊完整的金屬板中我們不需要的部分給去除掉，剩下的就是我們需要的電路了。
那什么是等離子蝕刻機(jī)？
蝕刻機(jī)的最終目的就是不斷把金屬板表面我們不需要的部分給挖掉。
為了達(dá)到上述目的，最開(kāi)始是使用的化學(xué)物質(zhì)來(lái)挖掉這些物質(zhì)，畢竟化學(xué)物質(zhì)可以跟金屬板中的材料發(fā)生反應(yīng)，十分快速方便，但是其中也產(chǎn)生了一個(gè)很大的問(wèn)題：液體的腐蝕是向各個(gè)方向的，不好控制。
打個(gè)形象的比方，你用一塊板子能夠擋住洪水嗎？答案是不能，因?yàn)樗畷?huì)繞過(guò)這塊板子。而用化學(xué)物質(zhì)腐蝕金屬表面有很多的弊端。下面這張圖就很好的說(shuō)明了這種問(wèn)題，化學(xué)液體繞過(guò)了覆蓋晶圓表面的光刻膠，腐蝕了我們不想腐蝕的部分。如果我們要求電路非常細(xì)，那么這種多余的腐蝕肯定會(huì)影響電路的性能。這就好比一根柱子，你在兩邊挖掉一點(diǎn)兒，如果這根柱子很粗，那么沒(méi)什么太大的關(guān)系，如果這根柱子很細(xì)，那么估計(jì)就要倒掉了——這也是為什么化學(xué)物質(zhì)蝕刻的方法不適用于更高制程的芯片。
所以我們需要一種不會(huì)拐彎的物質(zhì)來(lái)腐蝕金屬表面，這種東西是什么呢？答案是“光”。光是不會(huì)拐彎的，所以可以筆直地腐蝕金屬表面。當(dāng)然了，這里的“光”不是真的光，而是一種等離子體，通過(guò)等離子體來(lái)對(duì)金屬表面進(jìn)行蝕刻。為什么等離子可以腐蝕金屬表面、怎么產(chǎn)生等離子的，這個(gè)不重要，我們只需要知道等離子蝕刻更好、可以用來(lái)制造更精密的芯片就行了。比如說(shuō)下面這幅圖，就可以很好地說(shuō)明兩種刻蝕方法的區(qū)別。
蝕刻機(jī)、光刻機(jī)傻傻分不清楚
可能會(huì)有一部分人把蝕刻機(jī)與光刻機(jī)搞混，畢竟這倆經(jīng)常一起出現(xiàn)，但其實(shí)它們之間還是有很大的差別的?？梢哉f(shuō)光刻機(jī)是芯片制造的魂，蝕刻機(jī)是芯片制造的魄，要想制造高端的芯片，這兩個(gè)東西都必須頂尖。
這倆機(jī)器最簡(jiǎn)單的解釋就是光刻機(jī)把電路圖投影到覆蓋有光刻膠的硅片上面，刻蝕機(jī)再把剛才畫(huà)了電路圖的硅片上的多余電路圖腐蝕掉，這樣看起來(lái)似乎沒(méi)什么難的，但是有一個(gè)形象的比喻，每一塊芯片上面的電路結(jié)構(gòu)放大無(wú)數(shù)倍來(lái)看比整個(gè)北京都復(fù)雜，這就是這光刻和蝕刻的難度。
光刻的過(guò)程就是現(xiàn)在制作好的硅圓表面涂上一層光刻膠（一種可以被光腐蝕的膠狀物質(zhì)），接下來(lái)通過(guò)光線（工藝難度紫外光＜深紫外光＜極紫外光）透過(guò)掩膜照射到硅圓表面（類似投影），因?yàn)楣饪棠z的覆蓋，照射到的部分被腐蝕掉，沒(méi)有光照的部分被留下來(lái)，這部分便是需要的電路結(jié)構(gòu)。
我國(guó)蝕刻機(jī)發(fā)展?fàn)顩r
正如文章首段展示的那樣，我國(guó)蝕刻機(jī)發(fā)展的狀況相對(duì)不錯(cuò)。中微半導(dǎo)體的表現(xiàn)充分證明了這種設(shè)備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn)化。顯然，這方面中國(guó)已經(jīng)是世界頂尖水平。然而，光刻機(jī)的境地就比較尷尬，光刻機(jī)企業(yè)不管是上海微電子的90nm光刻機(jī)，還是無(wú)錫影速200nm光刻機(jī)，與世界最先進(jìn)的7nm制程都相去甚遠(yuǎn)，在這兩條道路上，蝕刻機(jī)要再接再厲，而光刻機(jī)則需要迎頭趕上。
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