光刻技术在微电子设备上的应用及展望

华冰鑫　李敏　王莉

摘 要：用光学复制的手段在半导体内形成相应的图像，其主要是为电路的制作和微电子设备服务的，这是光刻技术的原理。随着我国科技的发展，我国光刻技术也进入成熟发展阶段，其广泛应用在集成电路的生产中，光刻能力已经比较成熟。在未来，微电子设备上的光刻技术还会得到进一步发展。该文就是对光刻技术在微电子设备上的应用和展望进行了具体的分析。

关键词：光刻技术 微电子设备 应用和展望

中图分类号：TN305.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）06（b）-0114-02

光的应用能力和相关操作问题是在微电子设备中应用光刻技术的关键。我国光刻技术的发展有较长的历史。从技术落后的最初阶段到现在逐渐成熟阶段，在这个过程中我国光刻技术在微电子设备应用中取得了显著的成绩[1]。随着科技技术的进一步发展，需要进一步完善和提升光刻技术，因此具体分析光刻技术在微电子设备上的应用和展望具有重要的现实意义。

1 光刻技术在微电子设备上的具体应用

1.1 电子行业的应用

集成电路主要的外在特点就是零件的外观和尺寸，对于电子行业的发展具有重要作用的就是在电子行业零件的生成和复制中应用光刻技术。在技术中其领导作用的以及电子行业中人们更加关注的关键技术就是光刻技术，且当前技术人员主要追求的目标就是使加工技术的透明材料更好、波长更短以及加工水平更高。

1.2 集成电路的应用

在集成电路中光刻技术的主要应用就是利用复制图形从而使半导体的加工和设计得以实现，所以在集成电路的生产过程中光刻技术的作用是不可替代的。当前集成电路中最重要的一项技术就是光刻技术，其能够将零件的生产和图形复制的精确度在很大程度上进行提升。另一方面，产品成品的产量和企业经济效益的提升都是由光刻技术来说实现的。在生产集成电路的过程中，光刻过程不能有丝毫的差错，否则就会浪费材料，从而使成本增加[2]。但是成本能够利用光刻技术将其降低到最小的程度，从而使产品的质量得到保障，其精确度的提高以及错误率的降低就是通过不断提高技术水平实现的，从而使微电子设备行业得到进一步发展。

1.3 应用在芯片制造中

在制造芯片过程中重要的一项技术就是光刻技术，硅片是这里所说的芯片。当前不断提高制造芯片的经济效益，使硅片生产的规模也在不断扩大。同时不断提高光刻技术的水平，从而使人们预期的极限不断的被打破，高分辨率、高效率和成本低的统一性也得到了实现。为了使制造芯片的分辨率不断提高，技术人员不但对波长更短的光刻技术进行追求，而且要求技术具有效益型，如在PSM技术使用的过程中，要对这项技术的成本以及工序等各个方面进行充分的考虑，总的来说，当前在制造芯片领域中已经广泛的应用光刻技术。

2 光刻技术在微电子设备应用上的展望

2.1 发展微电子设备对集成电路的要求提高

从产生微电子设备开始其对集成电路的要求就比较高，微电子设备的质量也是由集成电路制造的工艺直接决定的。在微电子设备未来的继续发展过程中，要想使其质量和工作能力进一步提升，就要对集成电路的科研工作加大研究力度，从而使集成电路的技术含量得到升[3]。但是，当前可以预知的就是，在未来微电子技术设备会用越来越高的要求管理着制造集成电路过程中的光刻技术，而对于那样高的要求当前的光刻技术是无法满足的，所以在未来很长的一段时间内制约集成电路和微电子设备发展的重要因素就是光刻技术的发展，除非是在高标准的要求下光刻技术被新的集成电路制造技术所取代，但是从当前科研的情况看来，仍然需要一段很长的时间对这种技术进行研究。

2.2 光刻技术发展面临着瓶颈

光刻技术的发展时间已经有半个世纪了，其已经具备基本成熟的技术，当前的理论依据和技术能力已经到达一个瓶颈的状态。如果从光刻技术的发展历程上来说，由于不断更新光刻技术的手段，从而使光刻技术尺寸的完成率也就越来越小，但是能够完成的尺寸不会随着光刻技术的发展无限的小下去。50 nm将是光刻技术完成的尺寸瓶颈，也可以说当前光刻原理技术所能够完成的极限尺寸就是50 nm，光刻技术很难完成小于50 nm的光刻尺寸，这是根据相关的科研人员和业内人士的观点得知的。或者当光刻技术的光刻尺寸到达50 nm以后，其就不能适应微电子设备的发展，从而使其被一种新兴的技术所取代。但是当前50 nm是人类的光刻技术难以到达的。在未来的几年。70 nm是人类光刻技术到达的极限，要想使50 nm的光刻标准得以实现，光刻技术的发展还要经历一段很长的历程。根据科研人员的描述可以知道，光刻技术要想到达70 nm就有一定的难度了，而且多种高科技的光刻手段都要包括在内，因此未来人类光刻技术发展的大目标就是利用跨越式的光刻积水使其50 nm的瓶颈能够被超越。

2.3 应用在极紫外曝光上的光刻技术

在未来光刻技术发展过程中的重要方向就是应用极紫外曝光光刻技术。人类源于稀有金属的一种新发现就是极紫外曝光光刻技术[4]。当前并没有成熟的技术去研究极紫外曝光光刻技术，但是逐渐体现出其在光刻技术中的超能力，因此相关的科研工作者对其非常重视。研究人员表示，在未来光刻技术对于50 nm瓶颈突破的关键以及使其具有很大的发展空间的就是极紫外曝光13 nm的应用。当前通过对其一系列的研究可以看出，在未来具有极大发展潜力的就是极紫外曝光光刻技术，其具有广泛的应用范围，甚至使微电子设备电路板的宽度能够缩小到0.05 μm，如果这一技术能够成熟，那么其将是一项历史性以及突破性的技术，对未来微电子设备的发展具有巨大的推动作用。当前光刻技术发展的状态主要是在一种极限的情况下，因此未來微电子设备科研工作者的主要研究方向就是对极紫外曝光光刻技术的研究。

2.4 在X射线曝光技术上的发展

光的波长低于五纳米就是X射线，X射线的分辨率和精确度普遍高于其他的光线，其主要原因是X射线具有相对较短的波长。从1972年开始科研人员就十分重视这项技术，因此对于这方面的研究科技人员也一直没有放弃过。但是由于X射线的反射没有合适的材料，从而在光刻技术中无法正常发挥X射线相应的作用，只有在印刷术中广泛应用，另一方面，X射线具有非常短的波长，因此可以在一定程度上将其忽略，从而使这项技术复制出来的图形与模板的相似度几乎一应，因此，在未来光刻技术发展的过程中，要找到适合X射线反射适合的材料，在光刻技术中充分利用其极高的分辨率，从而使光刻技术进一步发展。

3 结语

综上所述，光刻技术和微电子设备发展的黄金时间就是21世纪，随着相关科研工作者的不断努力，在未来某个时间点一定会诞生具有更高科技含量的光刻技术，从而使当前光刻技术的瓶颈得以突破，进而使光刻技术进入一个全新发展的阶段。另外，在未来一段时间内光刻技术和微电子设备之间的相互依赖关系会保持着，而微电子设备的发展仍然受到光刻技术的进步的影响。

参考文献

[1] 任杰.光刻技术在微电子设备上的应用及展望[J].电子技术与软件工程，2015（4）：126.

[2] 郭龙.光刻技术在微电子设备上的应用及展望[J].中国新通信，2012，14（24）：34.

[3] 刘加峰，胡存刚，宗仁鹤.光刻技术在微电子设备的应用及发展[J].光电子技术与信息，2004，17（1）：24-27.

[4] 夏炜炜.光刻技术在微电子设备中的应用及发展[J].电子技术与软件工程，2016（22）：88.