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芯片制造:光刻机的DOSE、DOF与CD

芯片制造:光刻机的DOSE、DOF与CD Coco跨境电商
2025-11-28
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导读:本文介绍了集成电路制造中光刻机的DOSE、DOF与CD的概念。


文章来源:半导体与物理

原文作者:jjfly686


本文介绍了集成电路制造中光刻机的DOSE、DOF与CD的概念。


在芯片制造的微观世界里,光刻如同一位执掌光线的魔法师,而DOSE(曝光剂量)、DOF(焦深)和CD(关键尺寸)就是三个核心参数。它们之间的精妙平衡,决定着数十亿晶体管能否在硅片上完美排列”。




DOSE:曝光剂量




曝光剂量,简单来说就是光刻胶接收到的总光能量,它等于光照强度与曝光时间的乘积。这个看似简单的参数,却是光刻工艺中最基础的能量控制单元。


当光线透过掩模版照射在光刻胶上时,光刻胶中的光敏成分会发生化学反应。剂量不足时,光刻胶反应不充分,就像胶片曝光不足,无法形成清晰的图案;剂量过度时,光线发生衍射和散射,导致图案失真变形,如同过度曝光的照片。


在实际操作中,工程师通过“剂量能量矩阵”实验来寻找最佳曝光点。他们在同一片晶圆上使用不同的曝光剂量,然后测量形成的图形尺寸,找到能够精确复制目标尺寸的那个“甜蜜点”。这个点的剂量既不能多也不能少,必须刚刚好。





DOF:焦深的立体




如果把光刻想象成在纳米尺度上进行摄影,那么焦深就是镜头能够保持清晰成像的上下范围。在理想情况下,晶圆表面应该完全平整地位于最佳焦平面上。但现实中,晶圆本身存在微米级的翘曲,设备也有机械振动,使得表面各点与镜头的距离时刻变化。


焦深定义了能够容忍这种高度变化而不影响成像质量的范围。较大的焦深意味着工艺窗口更宽,对设备和工艺波动的适应性更强。当特征尺寸不断缩小时,焦深也随之急剧减小——这成为光刻技术面临的主要挑战之一。


现代光刻机通过多重技术来扩展有效焦深,比如采用特殊的照明方式、使用化学放大光刻胶、或者实施多重图案化技术。这些创新使得在极其有限的物理焦深内,仍能实现可靠的图形传递。





CD:关键尺寸




关键尺寸是光刻工艺最终要控制的核心指标,它指的是芯片上最细微的线条宽度或间隔距离。


CD的精确控制直接关系到芯片的性能和功耗。晶体管栅极的CD稍微偏差,就可能导致阈值电压发生明显变化,进而影响整个芯片的运行频率和功耗。因此,CD均匀性成为衡量光刻工艺水平的关键标尺。



END


转载内容仅代表作者观点

不代表中国科学院半导体所立场




编辑:Silence

编:猫薄荷

投稿邮箱:weixin@semi.ac.cn


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【声明】内容源于网络
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