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「AET原创」EUV是7nm节点之后的一定趋势_光刻_技巧

admin 2024-12-31 04:22:07 0

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所谓EUV,是指波长为13.5nm的光。
比较于现在主流光刻机用的193nm光源,新的EUV光源能给硅少焉下更小的沟道,从而能实现在芯片上集成更多的晶体管,进而提高芯片性能,连续延续摩尔定律。

芯片行业从20世纪90年代开始就考虑利用13.5nm的EUV光刻(紫外线波长范围是10~400nm)用以取代现在的193nm。
EUV本身也有局限,比如随意马虎被空气和镜片材料接管、天生高强度的EUV也很困难。
业内共识是,EUV商用的话光源功率至少250瓦,Intel还曾说,他们须要的是至少1000瓦。
除了光刻机本身的不敷之外,对付EUV光刻机系统来说,光罩、薄膜等问题也有待办理。

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近两年内来看(2019-2020 年),7nm 节点后光刻技能从 DUV 转至 EUV,设备代价剧增。
当前利用的沉浸式光刻技能波长 193nm(DUV,深紫外光),而当进行 7nm 以下节点制造时就需采取波长 13nm 的 EUV 光刻机。
根据 ASML 公布的路线图,EUV 光刻机首先于2018年在7nm及以下逻辑芯片开始运用。
在EUV设备制造过程中,由于EUV波长仅13nm,没有得当介质进行精准折射,因而所有光路设计均采取反射的形式,设计更加繁芜,对精度哀求极高,制造难度极大。
环球只有 ASML 生产的 NXE3400B 是唯一支持 7nm 及 5nm 的EUV 光刻机,单台机器代价约 1.17 亿美元。

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(图片来自网络侵删)

台积电拥有 EUV 设备最多,为 ASML 最大客户,三星次之。
EUV 设备作为 7nm 以下制程必备工艺设备,对厂商最新制程量产具有至关主要的浸染。
由于对精度哀求极高,台积电与 ASML 在研发上有干系技能合营。
台积电与三星是 ASML 前两大订购客户。
对付中国大陆厂商来说,并不存在“瓦森纳协议”限定向中国出口最前辈 EUV 光刻机的情形。
中芯国际目前已从 ASML 预定 1 台 EUV 光刻机,这对付中芯国际未来发展 7nm 以下技能具有积极意义。
英特尔 7nm 采取 EUV 双重曝光技能已有提前布局,仍有望按原定操持量产。

在今年的5月份,三星就发布了基于7nm EUV工艺的下一代手机处理器Exynos 9825。
三星称,通过7nm EUV工艺,新处理器的生产过程可以减少 20% 的光罩流程,使全体制造过程更大略,还能节省韶光和金钱,其余还达成40%面积缩小、以及20%性能增加与55%的功耗降落目标。
台积电也在6月份宣告批量生产7nmN7+工艺,这是台积电第一次、也是行业第一次量产EUV极紫外光刻技能。
并表明这种新工艺的产量已经可以达到原来7nm工艺的水平了。

在EUV之外,7nm 节点还有其余一种技能路径,即采取 193nm 波长+SAQP 四重图案化达到所需分辨率。
下图黄线中红点处即代表采取193i 浸没式光刻机+SAQP四重图案技能,对应英特尔所选择的技能路线;7nm在蓝线中蓝色区域代表采取EUV光刻机单次图案化,代表台积电和三星所选择的技能路线。
在之后的 5nm 节点,193i 光刻机技能难度更大,采取 EUV 双重图案化是较为合理的选择。

从本钱角度考量,193i 多重图案化在某些场景仍旧是最为经济的选择。
根据东京电子测算的不同曝光工艺标准化晶圆本钱,EUV 单次曝光的本钱是193i(DUV)单次曝光的 4倍,而 193i 四重图案曝光 SAQP 是 3 倍,EUV 单次曝光技能的晶圆本钱高于自对准四图案曝光(193i SAQP)。
采取 193i SAQP 仍旧具有本钱上风。

只管 193i更为经济,但EUV 仍是未来更前辈制程不可或缺的工具。
英特尔在 Fab42 工厂已有布局 EUV,操持用于 7nm 及以下节点,由于英特尔 7nm 节点不再面临 SAQP 四重曝光技能难题,而是EUV 双重曝光,有望重回正轨按原定操持 2020 年量产。

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