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- 发布日期：2024-07-27 07:24 点击次数：165
台积电近日宣布，曾经开端了7nm+ EUV工艺的大范围量产，这是该公司乃至整个半导体产业首个商用EUV极紫外光刻技术的工艺。作为EUV设备独一提供商，市场预估荷兰ASML公司籍此EUV设备年增长率将超越66%。这个目的能否能完成?EUV工艺在开展过程中面临哪些应战?产业化进程中需求打破哪些瓶颈?
EUV设备让摩尔定律再延伸三代工艺
光刻是集成电路消费过程中最复杂、难度最大也是最为关键的工艺，它对芯片的工艺制程起着决议性作用。193nm浸没式光刻技术自2004年年底由台积电和IBM公司应用以来，从90nm节点不断延伸到10nm节点，阅历了12年时间，是目前主流的光刻工艺。但是进入7nm工艺后，它的限制也越来越明显，因而EUV工艺堂而皇之走上舞台。
全球EUV光刻技术的研发始于20世纪80年代，经过近40年的开展，EUV技术从原理到零部件再到原资料等曾经足够成熟，并且在现阶段的产业应用中表现了较明显优势。
研讨院王珺在承受《中国电子报》记者采访时表示，极紫外光(EUV)短于深紫外光(DUV)的波长，这让EUV光刻技术的应用显著提升了光刻机曝光分辨率，进而带动晶体管特征尺寸的缩减。制造企业在28nm及以下工艺的处理计划运用浸没式和多重曝光技术。但是进入7nm工艺，DUV的多重曝光次数增长太多，让制形成本、难度、良率、托付期限均显著恶化。在关键层应用EUV光刻技术，从而减少曝光次数，进而带来制形成本与难度的降低，这让EUV光刻技术具备了足够的消费价值。
“EUV光刻机在5nm及以下工艺具有不可替代性，在将来较长时间内应用EUV技术都将成为完成摩尔定律开展的重要方向。”王珺说。因而，从工艺技术和制形成本综合要素考量，EUV设备被普遍以为是7nm以下工艺节点最佳选择，它能够继续往下延伸三代工艺，让摩尔定律再至少延长10年时间。
DRAM存储器将带动EUV光刻机增长
在台积电、三星、英特尔继续持续摩尔定律停止工艺开展的带动下，EUV光刻机的应用数量将持续提升。
王珺表示，从目前看，对EUV光刻技术具有明显应用需求的芯片包括应用途理器、CPU、DRAM存储器、基带芯片。
半导体专家莫大康以为，ASML公司EUV设备产量若要进一步扩展，希望就落在存储器厂商身上。他向《中国电子报》记者表示，目前看，EUV光刻机主要卖给三家公司：英特尔、三星和台积电，其中台积电订得最多。他引见说，存储器主要分为两种：一种是DRAM，另一种是3D NAND。3D NAND目前的竞争主要集中在层数上，固然也需求工艺的先进性，但需求不那么迫切。而DRAM存储器则不同，一方面其产量比拟大，另一方面若做到1Z(12～14nm)以下，就可能需求用到EUV光刻机了，届时，存储器厂商订的EUV设备将有大的迸发。“但详细时间，还要看市场需求以及厂商导入状况。目前， 电子元器件采购网 ASML公司EUV设备一年的出货量只要40多台，远远未到达业界预期。”
EUV还需克制诸多应战
现阶段EUV光刻技术曾经成熟，且进入产业化阶段，但是在光刻机的光源效率、光刻胶的灵活度等方面仍然存在较大的进步空间。
有关人士指出，EUV光刻机除了价钱昂贵之外(超越1亿美圆)，最大的问题是电能耗费，电能应用率低，是传统193nm光刻机的10倍，由于极紫外光的波长仅有 13.5nm，投射到晶圆外表曝光的强度只要光进入EUV设备光路系统前的2%。在7nm本钱比拟中，7nm的EUV消费效率在80片/小时的耗电本钱是14nm的传统光刻消费效率在240片/小时耗电本钱的1倍，这还不算设备置办本钱和掩膜版设计制形成本比拟。
莫大康以为EUV工艺面临三大应战：首先是光源效率，即每小时辰几片，依照工艺请求，要到达每小时250片，而如今EUV光源效率达不到这个规范，因而还需进一步进步，且技术难度相当大。其次是光刻胶，光刻胶的问题主要表现在：EUV光刻机和普通光刻机原理不同，普通光刻机采用投影停止光刻，而EUV光刻机则应用反射光，要经过反光镜，因而，光子和光刻胶的化学反响变得不可控，有时分会出过失，这也是迫切需求处理的难题。最后是光刻机维护层的透光资料，随着光刻机精度越来越高，上面需求一层维护层，如今的资料还不够好，透光率比拟差。
在以上三个应战中，光源效率是最主要的。此外，EUV光刻工艺的良率也是障碍其开展的“绊脚石”。目前，采用普通光刻机消费的良率在95%，EUV光刻机的良率则比它低不少，在70%~80%之间。莫大康表示，处理上述问题，关键是订单数量，只要订单多了，厂商用的多了，才干吸收更多光源、资料等上下游企业共同参与，完善EUV产业链的开展。
王珺表示，EUV技术的研发与应用难度极高，将来完成进一步开展在全球范围内将遵照竞争优势理论，各国和地域的供给商依托本身优势停止国际化产业整合。