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,三星就在華誠破土動工了一座新的7nm EUV工藝制造工廠,2020年之前要投產(chǎn)。
看似風風火火,但其實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光刻機的ASML(阿斯麥)提供的現(xiàn)款產(chǎn)品NXE-3400仍不能滿足標準,他們建議供應商好好檢查EUV光罩系統(tǒng),以及改進光刻膠。
這里對光刻做一下簡單科普。
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,可保留氧化硅; 其他被蝕刻掉。
顯然,光線波長小的話可以創(chuàng)造更精細的細節(jié),比如更窄的電路、更小的晶體管。不過在當下14nm的制造中并沒有使用,而是借助多重圖案曝光技術(shù)(多個掩膜和曝光臺)實現(xiàn)。
可是步驟越多,制造時間就會越長,缺陷率也會隨之提高。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90年代開始就考慮使用13.5nm的EUV光刻(紫外線波長范圍是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、生成高強度的EUV也很困難。業(yè)內(nèi)共識是,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。
會上,三星/臺積電的研究人員透露,在NXE-3400下光刻有兩個棘手問題,或蝕刻掉的區(qū)域不足造成短路,或時刻掉的區(qū)域過量,導致撕裂。
當下,EUV光刻機對20nm以上尺寸級別的工藝來說缺陷率是可接受的,往下的話還是難度重重。