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ASML光刻機(jī)欠火候:三星/臺(tái)積電/GF 7nm EUV異常難產(chǎn)

2018-03-01
關(guān)鍵詞: 高通 三星 芯片 晶圓

不久前,高通宣布未來集成5G基帶的驍龍芯片將基于三星的7nm制造,具體來說是7nm LPP,使用EUV(極紫外)技術(shù)。

緊接著,三星就在華誠(chéng)破土動(dòng)工了一座新的7nm EUV工藝制造工廠,2020年之前要投產(chǎn)。

看似風(fēng)風(fēng)火火,但其實(shí)7nm EUV依然面臨著不少技術(shù)難題。

據(jù)EETimes披露,在最近的芯片制造商會(huì)議上,有廠商就做了犀利地說明。

比如,GlobalFoundries研究副總裁George Gomba就表示,唯一有能力做250瓦EUV光刻機(jī)的ASML(阿斯麥)提供的現(xiàn)款產(chǎn)品NXE-3400仍不能滿足標(biāo)準(zhǔn),他們建議供應(yīng)商好好檢查EUV光罩系統(tǒng),以及改進(jìn)光刻膠。

這里對(duì)光刻做一下簡(jiǎn)單科普。

光刻就是將構(gòu)成芯片的圖案蝕刻到硅晶圓上過程。晶圓上涂有稱為光刻膠的光敏材料,然后將該晶圓暴露在通過掩模照射的明亮光線下。掩模掩蓋的區(qū)域?qū)⒈A羝涔饪棠z層,而直接暴露于紫外線的那些會(huì)脫落。

接著使用等離子體或酸蝕刻晶片(浸式)。在蝕刻過程中,被光刻膠中覆蓋的晶片部分得到保護(hù),可保留氧化硅; 其他被蝕刻掉。

顯然,光線波長(zhǎng)小的話可以創(chuàng)造更精細(xì)的細(xì)節(jié),比如更窄的電路、更小的晶體管。不過在當(dāng)下14nm的制造中并沒有使用,而是借助多重圖案曝光技術(shù)(多個(gè)掩膜和曝光臺(tái))實(shí)現(xiàn)。

可是步驟越多,制造時(shí)間就會(huì)越長(zhǎng),缺陷率也會(huì)隨之提高。所以,更短的紫外線光不得不被提升上技術(shù)日程。

芯片行業(yè)從20世紀(jì)90年代開始就考慮使用13.5nm的EUV光刻(紫外線波長(zhǎng)范圍是10~400nm)用以取代現(xiàn)在的193nm。EUV本身也有局限,比如容易被空氣和鏡片材料吸收、生成高強(qiáng)度的EUV也很困難。業(yè)內(nèi)共識(shí)是,EUV商用的話光源功率至少250瓦,Intel還曾說,他們需要的是至少1000瓦。

會(huì)上,三星/臺(tái)積電的研究人員透露,在NXE-3400下光刻有兩個(gè)棘手問題,或蝕刻掉的區(qū)域不足造成短路,或時(shí)刻掉的區(qū)域過量,導(dǎo)致撕裂。

當(dāng)下,EUV光刻機(jī)對(duì)20nm以上尺寸級(jí)別的工藝來說缺陷率是可接受的,往下的話還是難度重重。

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