芯片製造突破30納米 莫爾定律延續成為可能 (2004-08-23)
發布時間:2007-12-04
作者:
來源:
瀏(liú)覽:1375
對摩爾定律的擔憂從上世紀90年代就開始了,連英特爾公司也感到了壓力。該公司製造技術部副總裁兼製造技術工程部總經理Jai Hakhu在日前舉行(háng)的3i iSight Semiconductor Event(由風險投資公司3i公司和無晶圓廠半導(dǎo)體協會共同發起的會議)上警告,“如果半導體設備供應商不能設計出創新的和可承受的解決方案,摩爾定律將會受到阻礙。”
要讓芯(xīn)片中的晶體管數量每隔18個月翻一番,就必須實現在一個矽晶(jīng)圓上加載更多更小的晶體管和更精細的微結構。芯片行業(yè)的(de)風向標英特爾(ěr)公司的“2009年32納米、2011年22納米”的規劃(huá)向我們表明了這種趨勢,但技術人員都(dōu)深知,他們必須把希望寄托(tuō)在一些切實可行的技術(shù)上。英(yīng)特爾(ěr)在8月3日公布的兩(liǎng)項成果讓(ràng)人們看到(dào)了一些希望。
這(zhè)兩(liǎng)項被英特爾稱為“裏程碑式的突破”的(de)成果均(jun1)在EUV(遠紫外線,或者極紫外線)光刻技術領域(yù),該公司安裝了全球第(dì)一套商用EUV光刻工具,並建立了一條(tiáo)EUV掩膜試生(shēng)產線。簡單來說,EUV光刻技術就是用遠紫外線來實現芯片製造的光刻工藝。英特爾的工(gōng)程師宣(xuān)稱,他們已(yǐ)經運用該技術“朝著2009年實現32納米製程的方向邁出了重要的一步”。英特爾技術和製造事業部(bù)組(zǔ)件研發總監Ken David表示:“這將(jiāng)有助於我們繼(jì)續將摩(mó)爾定律的優勢(shì)在未來十年得到延續。”
光刻是芯(xīn)片製造(zào)中最關鍵的(de)製造工藝,它能將(jiāng)設計好的電路“刻”到矽晶(jīng)體上,就好像用微型畫筆在矽晶體上繪製微細線條一樣。半導(dǎo)體工業的精髓也(yě)正在於此。IC(集成(chéng)電路)設計把人們想要實現的功能轉化為一張張設計圖,微(wēi)縮(suō)攝(shè)影則把這些設計圖製作成極細微的光刻掩膜。當矽晶片被依次鋪上絕緣層、光刻膠以及光刻掩膜(mó)之後,紫外線就能透過掩膜並按照人們的意願在矽片上畫線(也被業內人士形象地稱作“印刷”),最終通(tōng)過一些化學處理在矽晶片(piàn)上形成裸露的電路。
不得不承認,用(yòng)光來充當畫筆是一個極好的(de)主意,因為在發明這種方法(fǎ)的第一天,科學家就為今天的研(yán)究埋(mái)下了伏筆(bǐ)??可以尋找波長更短的光波來(lái)充(chōng)當更細的“畫筆”,在芯片(piàn)上“畫出”日趨縮小的電路(lù)。波長僅為13.5納米的遠紫外線正是研究者們手中的武(wǔ)器,要知道,當(dāng)前(qián)普遍用於芯片製造的光刻波(bō)長是193納米!正如英特爾公司表示的,EUV光刻技術將使它能“印刷”尺(chǐ)寸小於30納米的(de)電路。相比之下,今天(tiān)在(zài)英特爾製造工廠(chǎng)能“印刷”的最(zuì)小尺寸為(wéi)50納米。
國際(jì)上的芯片巨頭和研究機構(gòu)早就盯上了這項技(jì)術。早在1997年,英特爾、AMD及摩托羅拉就成立了名為EUV LLC的半導體企業(yè)聯盟,隨後,英飛淩、Micron及IBM也陸(lù)續加入,這個聯盟一直與美國的三(sān)個國(guó)家(jiā)實驗室合作以推動EUV光刻技術的前進。在歐洲,蔡司、ASML和牛津公司正在共同進行研究;而在(zài)日本,尼康、佳能等光(guāng)刻工具(jù)領域的龍(lóng)頭供應商也(yě)已投入了更多的關注。
盡管各大巨頭(tóu)已經為此技(jì)術投入了上億美元的研發費(fèi)用,盡管摩爾(ěr)定律的遠景(jǐng)讓人感(gǎn)到急不可耐,但要真正運用遠紫外線批量“作畫”的努力肯定是長期的。遠紫外線的短波長讓它倍受親睞,也讓研(yán)究(jiū)者們感到了困惑?這種波長更短的紫外光大多會被用於聚焦的玻璃(lí)透(tòu)鏡吸收,而無法順利地抵達(dá)晶圓表麵並刻出圖案。研製捕獲這種光的裝(zhuāng)置(zhì)十分困難,再加上其它光學元(yuán)件也需要針對這種光(guāng)波做複雜的改變,直至2003年(nián),全球第一款(kuǎn)EUV光刻原型機才在美國(guó)問世(shì)。
英特爾表示,如今商用EUV光刻工具(jù)的采用表明“該技術已從研發階段進(jìn)入試用階段”,英特爾對這項技術正式投產的時間預期是2009年。但它沒有透露實(shí)現這項技術(shù)的成本細節,而成本將是未來EUV光刻(kè)技術是(shì)否能真(zhēn)正推動摩爾定律延續的關鍵因素之一。正如Hakhu所(suǒ)說,“在全盛時期結果最重要,因為不會過多的考慮成本”,但“關鍵因素仍是半導體製造商可(kě)否(fǒu)承擔得起,我(wǒ)們需要的是能在製造階段承受得起的解決方案。”