来源:时间: 2024-09-24
集成电路工艺精度要求异常精确,德州仪器TI集成电路能够高效率标准化
这项技术的发明使得半导体生产发生了革命性的变化,掩膜板上的图案能被大规模复制到每一片硅片表面,集成电路能够高效率,标准化,并低成本的被制造出来。所以这项技术堪称为“20世纪意义最重大的成就之一”,也是现在“摩尔定律”的祖师爷。现在的超大规模集成电路工艺和赫尔尼当年的发明原理基本一致,只是技术先进了很多,晶体管的特征尺寸也变的更小了。从易到难的光刻机其实光刻机也是一步步发展过来,从早期非常简陋粗糙的设备到现在世界上最复杂,技术含量最高,精度最高的设备。有人曾经比喻光刻机的精度是:“在两架高速飞行飞机上,其中一个人拿出一把刀,在另外一架飞机米粒大小的面积上刻字,还不出错”,难度可见一斑。德州仪器TI人类花了几十年时间不断探索和突破技术上的难点,最终变成现在这台神话一样的光刻机,早期光刻技术并不是特别难的东西,毕竟那时需要光刻的线宽,是几微米。所以光刻机也非常简陋,甚至当年英特尔直接把16毫米摄像机镜头拆了装上就用。只有GCA,K&S和Kasper等很少几家公司有做过一点点相关设备,那会儿光刻机压根算不上高科技设备,并不比照相机复杂多少,但是随着晶体管数量不断翻倍增加,曝光精度迅速从几微米到零点几微米以内,于是这些简陋的光刻机难以满足需求,问题越来越多,除了曝光精度之外,还有套刻精度(Overlay)的问题。晶体管多了之后,互联就增加了很多,需要多层金属连接,金属层需要介质层上堆叠,需要不同的曝光的图形在介质层上布线,需要不同的光罩反复曝光,于是重复对准精度就成了一个大问题,就像盖楼一样,每一层必须上下对齐,不能盖着盖着盖斜了吧。德州仪器TI在集成电路工艺里这个精度要求异常精确,都是纳米级……如何保证十个甚至更多个掩膜版精准地套刻在一起?Kasper仪器公司首先推出了接触式对齐机台并领先了几年,Cobilt公司做出了自动生产线,但接触式机台后来被接近式机台所淘汰,因为掩膜和光刻胶多次碰到一起太容易污染了。