第114章 趙陽的光刻機和第一枚晶片

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看著眼前的光刻機,趙陽激動不已。

光刻機,它利用光的衍射原理,可以在矽片上生成微米級精度的電路圖案,這對積體電路的批次生產意義重大。

光刻機的工作原理是,先用超純淨的晶圓作為積體電路的載體,然後在晶圓表面蒸鍍一層均勻的光刻膠。

光刻膠是一種感光材料,經過光照射後,可以產生化學變化。

接下來的關鍵步驟是利用掩膜。

掩膜上面開設有需要在矽片上形成的電路圖形的孔槽或透明區域,可以控制光線只照射在特定區域。

製作掩膜需要先繪製精細的電路設計圖,然後透過放大、縮小等光學手段,將電路設計圖案以相應的比例投影到掩膜上,這樣掩膜上的圖案就與電路設計一一對應了。

有了掩膜,就可以利用光刻機上的聚光鏡頭,將紫外線光束經掩膜準確照射到矽片上的光刻膠上,經過顯影,原本完整的光刻膠層就會形成與電路設計圖案相符的間隔區域和連線區域。

最後,利用腐蝕工藝蝕刻矽片,就可以獲得設計電路的物理形態。

可以說,掩膜是光刻機中至關重要的一個部件,它決定了電路圖案能夠精確地轉移到矽片上。

趙陽打量著眼前這臺外形簡樸的裝置,內心澎湃萬分。

作為第一代光刻機,它的光學系統和機械結構都還比較簡單,但卻蘊含了巨大的潛力。

有了這臺光刻機,再配合精心設計的掩膜,他就可以開始實踐積體電路晶片的製造了。

在小世界加工廠裡,趙陽馬上開始著手設計自己的第一枚晶片。

根據光刻機的技術指標,他打算設計一款 10微米工藝的小型晶片。

之所以選擇 10微米,是考慮到這臺光刻機屬於第一代,解析度和對準精度還有限。

但即便是 10微米,在這個年代也已經相當先進了。

實際上,在這個年代種花家的積體電路技術並不落後,光刻機的研製也起步很早,只是後來因為各種原因放棄了自主研發,現在有了光刻機,他一定要抓住時機,讓種花半導體工業走上正軌。

趙陽首先在加工車間裡取了一塊圓形的單晶矽晶圓,這將作為晶片的基礎載體。

這塊晶圓經過精密切割與拋光,表面達到了光學級別的平整光潔,確保晶片製造時的精度。

然後,他使用化學氣相沉積技術,在晶圓表面鍍上了一層均勻的矽氧化物,這是電介質層。

接著再鍍上一層鋁薄膜,這將作為電路的導電層。

鋪墊完成後,趙陽取出設計好的電路布圖,這是一款簡單的運算放大器晶片,包含了一些基礎邏輯閘和運放模組。

他使用繪圖軟體將電路布圖精確地繪製出來,然後透過光刻技術製作了一張掩膜版圖。

這張掩膜是關鍵,它將決定電路能夠精確地印刷到晶圓上。

趙陽把掩膜小心地放入光刻機的頂部,調整鏡頭,使光束對準晶圓,然後啟動光刻機。

強大的紫外線透過掩膜上的透明區域照射在晶圓的光刻膠上,反覆曝光多次。

曝光完成後,利用顯影液洗去未照射區域的光刻膠,經過烘乾,電路圖案就顯現出來了。

接下來就是腐蝕工序,將不需要的區域腐蝕掉。

首先是幹法腐蝕,使用氣體蝕刻掉紅外線照射區域以外的鋁層,這樣就形成了電路的導電線路。

然後進行溼法腐蝕,移除矽氧化層,使晶片的電晶體區域露出矽基底,為後續的摻雜打下基礎。

經過上述關鍵工序,晶片的基本電路結構就形成了。

最後還需要進行摻雜,向指定區域摻入雜質原子,形成N