光电制造和应用技术(光电技术在芯片制作中的应用)

1887年，著名物理学家赫兹（现今频率的单位就是以他的名字命名的）在一次研究中偶然发现：光照射到某些物质表面，会引起物质电性质的改变。之后的研究证明，这是因为产生电子流导致的，因此这一现象被称为"光电效应"

光电效应本身清楚地显示了光兼具两种属性，它将粒子性与波动性联系在一起。任何将光转换成电子信号的技术都离不开它。

与光电物理学关系最明显的一种装置叫做光电倍增管，光电倍增管极其敏感，甚至能探测到单个光子，许多研究光的量子性质的实验都是以它为核心设计的。

电倍增管依据的物理学原理在数码相机中发挥着重要作用，

数码相机传感器中的每个像素都包含了一小块半导体材料，这些半导体材料在光线下暴露一段时间之后，虽然入射光子无法将电子从材料中完全释放出来，但可以将它们从无法移动的状态激发至可以自由流动的状态。当照相机快门打开拍照时，在光线照射下，一个给定像素中被激发至自由流动状态的电子集中到一起，依据由此产生的电压可以测算出该像素的亮度。曝光时间结束后，读取这些像素的电压，就能形成一幅图像。

说起数码相机，在芯片制作中的一个重要装备——光刻机的原理其实就类似于数码相机的原理。

光刻就是把芯片制作所需要的线路与功能区先设计出来。利用光刻机发出的光通过具有图形的光罩对涂有光刻胶的薄片曝光，光刻胶见光后会发生性质变化，从而使光罩上得图形复印到薄片上，从而使薄片具有电子线路图的作用。这就是光刻的作用，类似照相机照相。照相机拍摄的照片是印在底片上，而光刻刻的不是照片，而是电路图和其他电子元件。

再来看看“冲印照片”的过程。

假设拍的是风景，胶片上会有曝光痕迹，先要在暗室里显影，让风景在胶片上显示出来。

然后在红光下通过放大机，把胶片上的风景投射到相纸上，让相纸曝光。再通过相纸的显影、定影、烘干得到最终的照片。

除了风景之外，“照片冲印”需要有胶片，有光源、放大机、相纸。

光刻机制作芯片的过程，基本和“冲印照片”一样。

“风景”就是设计好的集成电路图（IC），“胶片”就是一块石英板（光罩），用来记录集成电路图，“相纸”就是硅晶圆，“放大机”就相当于光刻机。

所不同的是，洗照片是放大，把小胶片放大到相纸上，光刻机是缩小，把电路图缩小到晶圆上。