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从7纳米过渡到5纳米,EUV微影技术的最佳时间点到了?

时间:2019-09-29 作者:Yongjoo Jeon,Samung Electronics 阅读:
EUV既复杂又昂贵,但EUV微影将在半导体工艺微缩至最小节点上不可或缺,关键是采用这种技术的时间点。

EUV既复杂又昂贵,但EUV微影将在半导体工艺微缩至最小节点上不可或缺,关键是采用这种技术的时间点。

开发极紫外光(EUV)微影的过程漫长且艰难,运用了广泛的技术项目,投入整个半导体供应链的庞大人力与组织;在数十年的专注努力之后,今日该技术已经能被应用在生产环境。

但是就算某种技术可用,并不代表市场一定要采用;在EUV目前的发展阶段,值得退一步思考──依据不断增加的实际生产经验──高端芯片工艺接下来应该是什么样子,无论会不会有EUV的新图形化(patterning)功能。

藉由对典型7纳米工艺的了解所提供之比较点,我们的感觉是,EUV现在可减少约20%的光罩阶层,因此缩减量产周期时间。虽然透过多重图形策略,7纳米生产当然可能不需要用到EUV,但是这种方法现在来到了为整体生产流程添加周转时间(turnaround-time)的程度,这可会因此影响半导体业者的敏捷性与产品上市时程,这些对于服务客户的能力十分关键。

此外,与多重图形策略相较,转向较短EUV波长(13.5纳米vs. 193纳米)似乎也带来了边缘放置误差(edge placement error)的降低,以及图案缺陷(pattern fidelity)问题的改善;这两种效果都能对现在与未来的组件性能与良率带来好处。

更广泛地说,由EUV所提供的简化也为产品设计工程师减轻了负担,这些人不必再担心得继续“压榨”193纳米浸润式微影技术,好支持三重或四重图形技术的问题。

显然,EUV代表了能解决许多当前芯片制造领域所面临之挑战的唯一可行方案,藉由克服这些在未来的工艺节点只会不断升高的挑战,将有助于晶圆代工业者为已经对自己的问题(例如冗长的产品开发时程以及如今动辄上亿美元的开发成本)焦头烂额的客户们减轻压力。

在最小的节点,EUV微影显然在图形化功能上超越利用氩氟(argon-fluoride,ARF)光源的微影。

20190928-400.jpg

(来源:ABI Research)

另一个比较点是从7纳米过渡到5纳米。近几年,几乎每一个新的工艺演进都需要新的、更复杂的微影策略,才能让193纳米浸润式微影能再撑久一点;这都要归功于成功实现此目标的研究人员与工程师们──他们的聪明才智、创造力以及勤奋,让193纳米微影的使用寿命大幅超越预期,让全世界的人类每天都能享受到其中好处。

但是要在可接受的时间表内维持这样的进展,会是相当大的挑战,而且需要我们的同业们每隔几年就继续挑战,这对我们的产业来说并非长久之计。反之,采用EUV能大幅降低每一个新工艺世代的重复工程,让7纳米与5纳米工艺(以及后继节点)能共享设计规则;这种工艺节点的“家族”方案,能大幅降低微缩时程,为市场更快带来新的选择与机会。

简而言之,虽然在理论上芯片制造商可能不靠EUV继续向前,但随着时间继续推进,这种强大且越来越耐用的技术更具吸引力,对于尖端半导体社群来说也越来越不可或缺。

尽管我们的产业规模如今变得更大,也变得比以往都更重要,得谨记EUV过渡的基本动力就是熟悉度。半导体制造的历史是不断的技术过渡──从铝(AI)、铜(Cu)、多晶硅氮氧化硅(PSiON)、高介电金属闸极(HKMG)到其他数十种。我们的前辈努力克服了这些艰困的挑战,在风险与回报之间取得良好的平衡,我们则试图在未来的许多年延续这种传统。

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN姐妹媒体EETimes,参考链接:  With EUV, Timing is Everything,by Yongjoo Jeon;本文作者具备超过20年半导体业界资历,为三星电子晶圆代工业务的首席专家,负责先进工艺节点的定义与推广;编译:Judith Cheng )

 

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