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Imec與ASML聯(lián)手,EUV成主流技術(shù)工具

2018-11-03
關(guān)鍵詞: 微影 元件 英特爾 EUV

日前,,有消息稱,,比利時(shí)研究機(jī)構(gòu)Imec和微影設(shè)備制造商ASML計(jì)劃成立一座聯(lián)合研究實(shí)驗(yàn)室,共同探索在后3nm邏輯節(jié)點(diǎn)的奈米級元件制造藍(lán)圖,。此次雙方這項(xiàng)合作是一項(xiàng)為期五年計(jì)劃的一部份,分為兩個(gè)階段:

首先是開發(fā)并加速極紫外光(EUV)微影技術(shù)導(dǎo)入量產(chǎn),,包括最新的EUV設(shè)備準(zhǔn)備就緒,。

其次將共同探索下一代高數(shù)值孔徑(NA)的EUV微影技術(shù)潛力,以便能夠制造出更小型的奈米級元件,,從而推動(dòng)3nm以后的半導(dǎo)體微縮,。

極紫外光(EUV)微影技術(shù)

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EUV光刻也叫極紫外光刻,它以波長為10-14 nm的極紫外光作為光源的光刻技術(shù),。具體為采用波長為13.4nm 的軟x射線,。極紫外線就是指需要通過通電激發(fā)紫外線管的K極然后放射出紫外線。

光刻技術(shù)是現(xiàn)代集成電路設(shè)計(jì)上一個(gè)最大的瓶頸?,F(xiàn)cpu使用的45nm,、32nm工藝都是由極紫外光液浸式光刻系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的,但是因受到波長的影響還在這個(gè)技術(shù)上有所突破是十分困難的,,但是如采用EUV光刻技術(shù)就會(huì)很好的解決此問題,,很可能會(huì)使該領(lǐng)域帶來一次飛躍。涉及到生產(chǎn)成本問題,,由于極紫外光刻是目前能力最強(qiáng)且最成熟的技術(shù),,能夠滿足精確度和成本要求,所以其工藝的延伸性非常強(qiáng),,很難被取代,。因而在光刻技術(shù)方面,在22/20nm的節(jié)點(diǎn)上,主要幾家芯片廠商也將繼續(xù)使用極紫外光液浸式光刻系統(tǒng)的雙重成像技術(shù),。

價(jià)格昂貴且延遲已久的EUV系統(tǒng)將成為主流工具,?

臺積電、英特爾都把研發(fā)主力寄望于,,這臺史上最昂貴的工具機(jī),,認(rèn)為EUV在2017年開始試產(chǎn)的7nm制程將大發(fā)神威,成為主力機(jī)種,。全球每年生產(chǎn)上百億片的手機(jī)晶片,、記憶體,數(shù)十年來都仰賴程序繁瑣,,但原理與沖洗照片類似的曝光顯影制程生產(chǎn),。其中以投射出電路圖案的微影機(jī)臺最關(guān)鍵、也最昂貴,。

過去十多年,,全球最先進(jìn)的微影機(jī),都采用深紫外光,,然而英特爾,、臺積電量產(chǎn)的最先進(jìn)電晶體,大小已細(xì)小到僅有10 nm左右,。而波長僅有13nm的EUV,,依照該技術(shù)的主要推動(dòng)者英特爾規(guī)劃,2005年就該上陣,,量產(chǎn)時(shí)程卻一延再延,。主要是因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)實(shí)在太難了。EUV光線的能量,、破壞性極高,,制程的所有零件、材料,,樣樣挑戰(zhàn)人類工藝的極限,。例如,因?yàn)榭諝夥肿訒?huì)干擾EUV光線,,生產(chǎn)過程得在真空環(huán)境,。而且,機(jī)械的動(dòng)作得精確到誤差僅以皮秒(兆分之一秒)計(jì),。

最關(guān)鍵零件之一,,由德國蔡司生產(chǎn)的反射鏡得做到史無前例的完美無瑕,瑕疵大小僅能以皮米計(jì),。因?yàn)镋UV的技術(shù)難度,、需要的投資金額太高,,另外兩大微影設(shè)備廠──日本的Nikon和佳能,都已放棄開發(fā),。

各企業(yè)正破解難題,,攻克EUV技術(shù)缺陷

ASML儼然成為半導(dǎo)體業(yè)能否繼續(xù)沖刺下一代先進(jìn)制程,開發(fā)出更省電,、運(yùn)算速度更快的晶圓體的最后希望,。因此,三年前,,才會(huì)出現(xiàn)讓ASML聲名大噪的驚天交易,。

英特爾、臺積電,、三星等彼此競爭的三大巨頭,,竟聯(lián)袂投資ASML41億、8.38億,、5.03億歐元,。(臺積電已于今年五月出售ASML的5%持股,獲利214億臺幣)于是,,ASML研發(fā)經(jīng)費(fèi)倍增到現(xiàn)在的每年十三億歐元的規(guī)模,。多出的一倍,ASML自己出一半,,三大半導(dǎo)體巨頭合出另一半,。

前英特爾(Intel)微影技術(shù)專家Yan Borodovsky預(yù)期,業(yè)界工程師應(yīng)該能夠使用EUV步進(jìn)機(jī)進(jìn)行2-3次曝光,,打造出5nm或甚至是3nm組件。隨著芯片缺陷的不斷上升,,最終將迫使工程師們采用新的容錯(cuò)處理器架構(gòu),,例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

最近的缺陷突然出現(xiàn)在15nm左右的關(guān)鍵尺寸上,,而這是針對2020年代工工藝制造5nm芯片所需的技術(shù)節(jié)點(diǎn),。因此EUV制造商ASML也正在準(zhǔn)備可印制更精細(xì)幾何尺寸的下一代EUV系統(tǒng),但這些系統(tǒng)預(yù)計(jì)要到2024年之后才會(huì)推出,。


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