隨著工程師們競(jìng)相解決錯(cuò)綜復(fù)雜的相關(guān)問(wèn)題,醞釀了20年的新世代微影工具終于來(lái)到大量問(wèn)世前的最后一個(gè)階段──盡管極紫外光(EUV)步進(jìn)機(jī)的大量生產(chǎn)面臨復(fù)雜的問(wèn)題以及緊迫的時(shí)間,專家們?nèi)匀槐С謽?lè)觀態(tài)度。
好消息是,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)界正眾志成城、積極推動(dòng)技術(shù)進(jìn)展;如比利時(shí)研究機(jī)構(gòu)Imec的技術(shù)與系統(tǒng)執(zhí)行副總裁An Steegen所言:「在過(guò)去,可能會(huì)有一家公司率先采用最新的半導(dǎo)體技術(shù),但現(xiàn)在幾乎所有的邏輯制程技術(shù)供應(yīng)商都跳進(jìn)來(lái)、咬緊牙關(guān)努力并勇于承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)。」
Imec是荷蘭EUV微影設(shè)備大廠ASML的長(zhǎng)期合作伙伴,他們與晶圓代工廠、半導(dǎo)體供應(yīng)商攜手,現(xiàn)在的目標(biāo)是解決該種有尺寸有一個(gè)房間大小、將用以制造新一代芯片的設(shè)備剩下的最后幾個(gè)主要問(wèn)題;Steegen在Imec年度技術(shù)論壇接受EE Times采訪時(shí)指出,這很像是在2008年問(wèn)世的FinFET電晶體,是很重大但充滿挑戰(zhàn)的半導(dǎo)體性能提升關(guān)鍵。
她表示:「人們比較過(guò)下世代節(jié)點(diǎn)的最糟情況以及舊節(jié)點(diǎn)的最佳情況,現(xiàn)在各方都同意FinFET是具備超高性能的元件;我學(xué)到的教訓(xùn)是要對(duì)所有事情抱持懷疑態(tài)度…未來(lái)的半導(dǎo)體制程技術(shù)還有足夠進(jìn)步空間,讓SoC設(shè)計(jì)工程師能得到他們想要的?!?/p>
而在筆者于Imec總部排隊(duì)等著喝咖啡時(shí)與一位有32年工作資歷的EUV開(kāi)發(fā)老將閑聊時(shí),他簡(jiǎn)單表示:「現(xiàn)在有很多壓力…但我們正在取得進(jìn)展。」
確實(shí),三星(Samsung)的晶圓代工部門趕著在今年底于7納米制程導(dǎo)入EUV,該公司的目標(biāo)是超越最大競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手臺(tái)積電(TSMC),后者正利用現(xiàn)有的浸潤(rùn)式微影設(shè)備進(jìn)行7納米設(shè)計(jì)案的投片;臺(tái)積電與另一家晶圓代工大廠GlobalFoundries也不落人后,他們打算在明年以EUV量產(chǎn)強(qiáng)化版的7納米制程。
Imec預(yù)期,DRAM制造商會(huì)在D14+節(jié)點(diǎn)采用EUV技術(shù)──應(yīng)該會(huì)在2021年記憶體半間距(half pitches)來(lái)到20納米以下時(shí)。
目前Imec有兩個(gè)技術(shù)開(kāi)發(fā)重點(diǎn),有助于舒緩邊緣粗糙度(line-edge roughness)的問(wèn)題,并消除所謂的隨機(jī)效應(yīng)(stochastics)、隨機(jī)誤差(random errors)等造成觸點(diǎn)漏失(create missing) 、觸點(diǎn)斷續(xù)(kissing contacts)的缺陷。那些誤差在今年稍早于對(duì)下一代5納米節(jié)點(diǎn)十分關(guān)鍵的15納米臨界尺寸首度被發(fā)現(xiàn),但研究人員表示他們也在7納米看到一樣的問(wèn)題。
Steegen預(yù)期將會(huì)有混合式解決方案出現(xiàn),這種方案會(huì)采用掃描機(jī)設(shè)定、光阻劑材料以及后期處理等方法的結(jié)合,以接續(xù)斷裂的線路、將粗糙部分抹平或是填補(bǔ)漏失的觸點(diǎn)。
晶圓代工業(yè)者可以提供更高劑量的EUV光源──例如80 millijoules/cm2──以擴(kuò)大制程容許范圍(process window),但這會(huì)讓生產(chǎn)速度減慢;Steegen表示:「第一次實(shí)作時(shí)的最高劑量決定權(quán)在于各家晶圓代工廠?!?/p>