"曝光與蝕刻"半導體業的兩大技術，一看就懂超簡單
如果問說製作晶片最重要的兩項技術是什麼?
我一定會回答
"曝光與蝕刻"
這兩項技術可以說是晶片製造中最精華、最先進也最基本，不管在成熟製程中，或是在先進製程中，這兩項技術可都是製程中的主角。
對這兩項技術的掌握程度，直接決定了產品良率。
在這兩項技術的先進程度，直接決定了摩爾定律的發展。
是的，這次就讓研究家簡單介紹"曝光與蝕刻"。
晶片的組成
在了解曝光與蝕刻之前，我們一定要先知道晶片的組成。
(如果不知道什麼是電晶體，請先看這一篇歐)
也許眼尖的朋友可以發現，電晶體(MOSFET)的結構非常簡單，基本上有點像是樂高積木，一層一層堆疊起來的，先堆矽晶圓，再堆氧化層，最後把金屬堆上去。
沒錯!
電晶體還真的是這樣堆起來的，但要如何按照設計圖精準堆疊，這可就是今天的主題啦。
曝光與蝕刻流程
(1)晶圓洗淨
在這一步，我們把晶圓上的微粒、汙染物清除，增加晶圓表面的平整度，以利後續的製程。
(會先進行化學性的洗滌，洗淨汙染物和氧化物，再進行超純水的洗滌，洗掉微粒)
可別小看這平凡無奇的洗淨，他可是決定了晶圓的良率和品質，以現在先進製程奈米級的工藝，一顆微米等級的微粒，可都是龐然大物阿，而且隨著製程步驟快速增長，每個步驟所留下來的汙染物可多了，洗淨這步驟是不能省的。
(2)預烘烤
洗淨之後的晶圓上面會殘留一些的水氣，這時我們用約莫100度的溫度烘烤，讓水氣蒸發。
(這步通常會與下面的底漆層塗佈整合在一起，順帶減少水氣再吸附的問題)
(3)底漆層塗佈
在正式塗上光阻之前，我們會在矽晶圓上，塗上一層底漆層，目的是加強光阻與矽晶圓的附著力。
(4)光阻塗佈
這步又叫做"旋轉塗佈"，像是下面這樣 :
我們可以看到，矽晶圓在塗佈的過程中會高速的旋轉，而我們正利用這個離心力，把光阻液均勻地塗抹在整面晶圓上。
(5)軟烘烤
當我們完成了光阻的塗佈，這時軟烘烤會讓光阻內的溶劑蒸發，因為這些溶劑會影響曝光的敏感度，經烘烤完的光阻則會呈現膜狀，其晶圓的附著力又會再上升。
(6)曝光
在深入了解曝光這一步之前，我們必須先知道光阻的一些特性。
光阻在照射到紫外光的時候，會產生化學反應，這些化學反應會改變光阻對顯影劑的溶解能力。
然後曝光大致上就像下面這樣 :
(這裡的光可是紫外光歐，常聽到的EUV或是DUV就是指這裡紫外光的種類)
大家就可以看到啦，在曝光這項步驟中，曝光機的解析度可是很重要的，能控制曝光機精準曝光多小的區域，可是決定了我們可以做出多小的電路呢。
還有，我們常聽到的光罩也是在這裡施展作用歐，他就好比皮影戲中的人偶，光罩上晶片設計圖的影子會投影在矽晶圓表面，這樣可就把設計圖轉移到光阻上了呢。
(7)顯影
當我們完成了曝光的工作，這時就交給顯影把經過曝光的光阻洗掉。
這裡就要說一下兩種不同的光阻類型了。
如果接受到曝光，光阻產生化學反應，變得容易在顯影劑中溶解，這時就是所謂的"正型光阻"，就像下面這樣歐。
反之，如果接受到曝光，變得不易溶解於顯影劑中，這就是所謂的"負型光阻"，像是下面這樣。
(8)硬烘烤
經過這步驟後，光阻會增強抗腐蝕能力，以利後面蝕刻的步驟，並且與矽晶圓的附著度上升，減少發生光阻剝離的現象。
(9)蝕刻
在完成了上述的步驟，接著就是真的要在矽晶圓上施工啦。
蝕刻可以想成是雕刻，我們可以依雕刻的方式分為兩大類。
- 乾式蝕刻，照字面上的意思就是不碰水的，我們會把矽晶圓放入充滿蝕刻氣體的儀器，並電漿化那些氣體，這些電漿氣體就會在矽晶圓表面上產生反應，並帶走矽晶圓上的表面物質。
濕式蝕刻，我們把晶圓浸泡在蝕刻液裡，這時蝕刻液會均勻地在矽晶圓表面上蝕刻，除了浸泡式，旋轉式也是一種，就類似於光阻的旋轉塗佈，只不過這裡換成蝕刻液。
那蝕刻有什麼用呢?
之前不是有提過FinFET，我們把MOSFET的閘極做成魚鰭狀的，他具體的方法就像下面這樣歐。
大家這不就可以看到我們運用蝕刻的技術，在未被曝光的區域製造出了深谷，而光罩覆蓋的地方就形成了我們需要的魚鰭啦。
還有阿，我們也可以利用蝕刻來決定氧化層、金屬層的位置歐，像是下面這樣。
先在矽晶圓上長好金屬層，在進行蝕刻。
這可不就得到金屬層了嗎
(還有一種方式是，在經過曝光的矽晶圓長上金屬，這時長在光阻液上的金屬就會順著光阻離開，而長在矽晶圓上的金屬則留著，但這就不是蝕刻了。)
回到一開始
曝光與蝕刻技術可就是用來生產晶片的主要方法呢，當然阿，這只是一個粗淺的介紹，半導體製程含有很多很多的製程技術，每一個可都是不可或缺的。
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