详细说明
Mask 光罩(光掩模版 / Photomask)
光罩就是芯片光刻工艺里的精密光学底片,是连接芯片设计GDS版图与晶圆制造的核心母版,决定芯片电路图案的精度,属于半导体产业链上游关键高精材料。
一、基础结构
标准工业光罩由两层核心结构组成:
1. 透明基板
◦ 石英玻璃:低热膨胀、深紫外DUV透光性极佳,先进制程(28nm及以下)标配
◦ 苏打玻璃:成本更低,多用于成熟制程、面板、PCB光刻
2. 遮光层
基板表面镀金属铬(Cr)薄膜,通过蚀刻形成透光/遮光的电路图形,曝光时选择性透光,把图案投影到晶圆光刻胶上。
二、工作原理
类比胶片冲印:
1. 光刻机光源穿过光罩,铬层阻挡光线、空白石英区域透光;
2. 经过投影镜头缩小4倍(主流步进扫描机倍率),将纳米级电路图案投射到涂胶硅晶圆;
3. 晶圆曝光、显影、刻蚀后,永久复刻光罩上的电路图形。
一颗高端芯片需要几十套不同图层的专属光罩,逐层叠加完成晶体管搭建。
三、主流技术分类(按精度等级)
1. 二元掩膜版 BIM(Binary Mask)
只有透光/遮光两种区域,结构最简单,多用于130nm以上成熟工艺、分立器件、MEMS微纳加工。
2. 相移掩膜版 PSM
利用光波相位干涉提升成像对比度,大幅降低衍射误差,65nm~14nm主流先进DUV光刻标配,分为衰减式、交替式两种。
3. OPC光学邻近校正光罩
在版图边缘增加补偿图形,修正光刻光学畸变,28nm以下工艺必备。
4. EUV极紫外反射