集成电路 EUV技术创新绘制半导体蓝图
半导体细微化(Scaling)是目前半导体行业最热门的话题之一。随着DRAM等的芯片元器件在内的大部分电子元器件和存储单元趋于超小型化,对于高度集成技术的需求也逐渐提高,超小型芯片将可以储存并快速处理天文数字般的数据量。
如今,半导体细微化(Scaling)最为核心的是新一代曝光技术——极紫外光刻(Extreme Ultra Violet,简称EUV)技术。
“摩尔定律已经终结” 半导体细微化技术陷入瓶颈
半导体细微化已进入10纳米时代,之前的“多重成像(Multi Patterning)”技术已不再奏效。因为,在10纳米级芯片制程中,之前的氟化氩曝光技术(Argon Fluoride, 简称ArF )已经陷入瓶颈。迄今为止,半导体行业一直遵循每隔24个月芯片集成度翻一番的“摩尔定律”。然而,如今随着光刻工艺难度越来越高,曾经辉煌沿用的摩尔定律也终将被淘汰。
光刻工艺是用激光在晶圆上绘制超微电路的半导体制造流程之一,其电路图案转移到晶圆的过程与传统相片的制作过程类似,故“光刻工艺”的英文有“Photo”一词。
“光刻法(Photolithography)”是一种图案转移及复印技术,通过把光照射在包含电路图形信息并预制成金属图案的掩膜版(Mask)或原装玻璃板上,从而实现将出现的影子复制转移到晶圆上。这种在晶圆上形成预设计的图案为半导体制造的关键工艺。在此过程中,电路图案的细微程度是半导体技术竞争力的决定性因素。
“细微化(Scaling)”,即缩小半导体电路晶体管器件电门的长度的,一直被视作业界最为重要的课题。晶体管电门就如同一座连接源级和漏级的桥梁,是调节电流的阀门。因此,电门长度越短,从源极流向漏极的电子数量也就越大,电路运行速度也相应越快。
近年以来,半导体曝光设备进展迅速,均使用带有高数值孔径(numerical aperture,简称NA)的较大透镜或短波光源。但当栅极长度缩小到30纳米以下后,现有的液体浸没式氟化氩曝光设备(ArF)将会达到极限。
到18纳米的DRAM芯片采用的是多重成像技术,但这会造成工序增加、生产率下降、材料费上升的问题,从而导致成本上升。当处理工序数量多达500-600道时,可见该技术已走到了尽头。解决这一问题的唯一办法取决于短波光,利用更加“纤细的笔触”精细地绘制电路。
关键词: 集成电路
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