光刻技术是微电子制造过程的关键技术,是目前最高效的高精度微纳加工技术。近年来,我国光刻技术取得了快速发展,但和国外先进技术相比还有很大的差距,中高端光刻机以及光刻胶的关键技术和知识产权均被国外大公司垄断,严重依赖进口。高端光刻技术几乎由国外技术公司提供。因此,实现中高端光刻技术自主国产化,可以保障我国微电子产业链的健康快速发展,从国家安全角度有着重要的战略意义。
1 光刻技术简介
光刻技术是借助光刻胶,在特定光源照射下进行曝光,再通过显影、刻蚀等步骤,将掩膜上的图形转移到衬底上的技术。光刻技术过程示意图见图1[1]。利用该技术可进行微纳米图形绘制,在集成电路、光电器件以及微/纳机电系统的线路制备中具有广泛的应用。光刻技术也衍生了多个分支,除了光刻机外,还包括光源、光学元件以及光刻胶等材料设备,形成了极高的技术壁垒和错综复杂的产业版图[2]。集成电路 集成度已经进入了5nm 的工艺节点,三星电子和台湾积体电路制造股份有限公司基于极紫外光刻技术积极推进3~4nm 的芯片开发和制造。荷兰阿斯麦公司宣布2021年将推下一代极紫外光刻机,面向3nm 工艺。

近10年,我国通过多个大型项目和专项进行光刻技术和产品的攻关,取得了较快的发展。国产光刻机除实现了90nm 加工线宽之外,印制电路板光刻 胶、g/i线 光刻胶、 液晶显示器光刻胶和248nm 光刻胶均有不同程度的突破。但光刻产业链也存在以下2个难点,一是作为光刻核心设备的光刻机组件复杂,组件技术只被全球少数几家公司掌握;二是作为与光刻机配套的光刻胶、光刻气体、光掩膜等半导体材料和涂胶显影设备等中高端产品主要依赖国外[3]。@四川半导体设备公司,四川半导体设备厂家,四川微组装设备----微电瑞芯科技有限公司
2 光刻技术研究进展
国内光刻胶的研发生产水平与国际相差较大,能实现生产的企业主要有北京科华、苏州瑞红、容大感光、飞凯材料、三求光固和浙江永太等,光刻胶自给率仅为10%。国产光刻胶主要集中在技术含量相对较低的印制电路板 (PCB)领域[10]。随着国家对新材料发展的支持力度不断加大,近年来国内对光刻胶的研究取得了较大进展。例如,北京科华开发出248nm 光刻胶,并且通过了部分客户的认证,193nmArF光刻胶研发工作正在顺利推进[11]。三星集团及台湾积体电路制造股份有限 公司目前已经成功量新一代5nm 级别 EUV光刻胶。但随着线宽的不断减小,EUV光 刻 胶 必 面 临分辨率、粗糙度和光敏性 (RLS)的挑战,即在光刻胶的分辨率、线条边缘粗糙度 (LER)和光敏性3者之间只能实现2个参数的最优化,线宽越小,LER对图形的影响越大[10]
3 面临的挑战
(2)高端光刻胶几乎依赖进口。供应光刻胶的生产企业主要集中在美国、日本、欧洲以及韩国等国家或地 区,其中日本占有最大的光刻胶市场份额,生产企业有日本富士胶片、日立化成、东京应化、三菱化学、旭化成、住友电木和住友化学等。中国大陆集成电路 (IC)光刻胶市场规模估计仅为15亿~20亿元,约占全球光刻胶市场的15%。国内光刻胶行业起步较晚,国内企业市场占有份额极低,适用于6英寸硅片的G/I线光刻胶的自给率约为20%,适用于8英寸硅片的 KrF光刻胶自给率不足5%,而适用于12寸硅片的 ArF光刻胶完全依靠进口[13]。
(4)人才短缺。企业生存和发展的基础是人才,既需要优秀的研发人才,也需要高素质的技术工人;然而,该行业人才十分短缺。我国微电子学科被列为电子科学与技术学科下的二级学科,导致教育资源投入和每年招生人数都受到严格地限制。国内半导体企业的规模小且待遇低,导致较多的毕业生选择改行,使得本已紧缺的状况雪上加霜。人才紧缺成为制约我国半导体发展的最大障碍。
4 我国光刻技术的解决思路
(4)基础研究和人才培养。支持各类基础科研项目的专 项,开展制约光刻技术国产化的基础研究,并提前布局探讨和研究全新的成像策略以及配套设备和材料体系。集成电路近期被国家学位委员会设置为一级学科,通过加强该学科的建设,更好地配置教育资源,使人才培养与产业发展需求相匹配,实现产学研结合。此外,地方政府要进一步加大引进人才政策优惠幅度,并以优先落户政策留住人才。要坚持内培与外引并举,大力发展职业培训,开展继续教育。
5 结 语
面对日益严峻的外部贸易环境,攻克光刻技术难点和发展光刻技术产业链国产化是保持我国在国际高端科技领域掌握话语权的唯一方法。加大推进EUV 光刻胶的研发和投入,国内相关产业界及时关注和跟进其技术研发动态;提高中低端光刻机购买数量,建立完整的产业制造链,优化现有的光刻产业结构,扩大国内市场需求,实现产业内循环;并在国家政策和专项支持下,鼓励企业勇于创新;加强基础 教育研究投入,激励光刻技术多元化发展,以培养专业光刻技术人才为主,加大国外优秀人才引入,积极推动企业、高校、研究机构等各个创新主体开展国际科技合作,提升集成电路领域的科技创新能力。
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