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翁寿松
(无锡市罗特电子有限公司,江苏无锡214001) 1 32 nm/22 nm工艺进展 2006年1月英特尔推出全球首款45 nm全功能153 Mb SRAM芯片。英特尔将投资90亿美元在以下4座45 nm、300 mm晶圆厂量产45 nm MPU: (1)美国俄勒冈州Fab PID厂,2007年下半年量产; (2)美国亚利桑那州Fab 32厂,投资30亿美元,2007年末量产;(3)以色列Fab 28厂,投资35亿美元,2008年上半年量产;(4)美国新墨西哥州RioRancho Fab 11X厂,投资10~15亿美元,从90 nm过渡至45 nm,它是英特尔产首座300 mm晶圆厂, 也是英特尔首座全自动化300 mm晶圆高量产厂。 45 nm芯片的即将量产意味着32 nm/22 nm工艺将提到议事日程上,英特尔将于2009年推出32nmMPU,2011年推出22 nm MPU。IBM与特许将在IBM纽约州East Fishkill 300 mm晶圆厂内联合开发32 nm bulk CMOS工艺。2007年2月美光推出25 nm NAND闪存,3年后量产25 nm闪存。目前32 nm/22 nm工艺尚处于研发阶段。 |
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2 193 nm ArF浸没式光刻技术处绝对优势
由于EUV光刻技术进展缓慢,2006年11月英特尔决定转用193 nm ArF浸没式光刻技术研发32 nm工艺。英特尔技术与生产事业部副总裁兼元器件研究总监Mike Mayberry说:“由于EUV进展缓慢,英特尔不得不打算在32节点领域采用193 nm ArF浸没技术。”他认为,在这一年里,EUV技术并没有多大改进。 在英特尔宣布上述决定后的3个月,即2007年2月底IBM决定在22 nm节点上抛弃EUV技术,将193 nm ArF浸没式光刻技术延伸至22 nm节点,并量产。以上两项决定,对EUV光刻技术来说是一个不好的征兆,甚至是一个严重的打击。IBM认为,采用193 nm ArF干法光刻技术量产65 nm逻辑芯片,采用193 nm ArF浸没式光刻技术量产45 nm逻辑芯片。IBM采用的193 nm ArF浸没式光刻机由ASML提供,NA=1.2,2007年初193 nm ArF浸没式光刻机可投入牛产,2007年底量产45 nm芯片。IBM光刻技术开发总监George Gomba认为,要量产22 nm芯片的193 nm ArF浸没式光刻机还必须采用如下技术:(1)NA=1.35;(2)单图形和双图形工艺;(3)RET和OPC。2011年IBM将采用193 nm ArF浸没式光刻技术量产22 nm芯片。 |
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3 EUV光刻技术存在的问题
EUV(极紫外线光刻技术)是下一代光刻技术(≤32nm节点的光刻技术)。它是采用波长为13.4nm的软x射线进行光刻的技术。英特尔、IBM是EUV光刻技术的积极支持者,ASML、尼康、佳能是EUV光刻机的开发商。迄今为止,ASML已研制出2台试用型EUV光刻机供32:nm工艺研发用,不作生产用,设备名称Alpha Demo Tool(ADT),价格6500万美元。一台给美国纽约州Albang大学纳米科学与工程学院(CSNE),另一台给比利时IMEC微电子中心。 近年来,EUV光刻技术研究成果与战绩: (1)2004年9月日本EUV光刻系统开发协会表示,正在瞄准CO2激光光源,它可降低激光成本20%。该协会正在研究2种光源,一是成本较高的激光产生的等离子,在中等聚焦下,消耗3.1 W功率。若添加一个调压放大器,将YAG激光功率从现在的1.3 kW提高到1.5 kW,最终达4 kW目标;二是存在碎片问题的放电产生等离子。 (2)2005年德国xfreme Tech公司开发出800 WEUV光源,2010年可达1 000 W。 (3)2006年9月欧洲Focus GmH、Bielefeld大学和Maine大学联合推出用于EUV光刻机的光致电子显微镜,它对芯片不产生破坏作用,测量精度可达20 nm特征尺寸。它是欧洲委员会资助EUV开发More Moor项目,为期3年(2004~2006年),投资2 325万欧元。 (4)2006年12月ASML以2.7亿美元收购半导体设计晶圆制造技术商Brion Tech公司,后者力致于计算光刻市场,包括设计验证、刻线增强技术和光学矫正等。 目前EUV光刻技术存在的问题:(1)造价太高,高达6 500万美元,比193 nm ArF浸没式光刻机贵;(2)未找到合适的光源;(3)没有无缺陷的掩模;(4)未研发出合适的光刻胶;(5)人力资源缺乏;(6)不能用于22 nm工艺早期开发工作。 虽然目前EUV光刻技术还存在不少问题,但业界并未对它判处“死刑”,正如:IBM光刻技术开发总监George Gomba所说:“未来9-12个月里将是实现EUV进入量产的重要阶段,希望EUV光刻技术能接近22 nm节点,这一技术可能要到2009年才会最终成熟。” 由此可见,英特尔、IBM的表态,充分表明193 nm ArF浸没式光刻技术将成为32 nm/22:nm工艺的主流光刻技术。 |
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