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.这是怎么回事DUV也可以生产3纳米吗

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CDer:001165112
发表于 2021-04-19 08:17 超大游击队员 | 显示全部楼层 |阅读模式
.这是怎么回事DUV也可以生产3纳米吗,

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CDer:000001437
发表于 2021-04-19 08:31 超大游击队员 | 显示全部楼层
一般来说,我们可以通过某种芯片制造过程中用到的Mask的数量来评价其工艺的复杂度,例如,一般的工艺可能需要约20道光罩,复杂的高端工艺可能需要高达60道左右的光罩。制造工艺流程被分为前段 (FEOL) 和后段 (BEOL) ,前段主要是MOS管的制造,后段是互连电路的搭建。不管是前段还是后段,其基本工艺流程都是镀膜-涂光刻胶-曝光-显影-刻蚀(离子注入)-去胶这样的循环。


图形化工艺流程示意图
主流的曝光机将Mask上的图形以4:1的关系印到光刻胶 (PR) 上,那是不是我们用电子束曝光做一个28nm精度图形的Mask,就能做7nm工艺了?显然不行。当光罩上图形线宽尺寸接近光源波长时,衍射将会十分明显,光刻机内部光路对于光线的俘获能力是有限的,如果没有足够的能量到达光刻胶上,光刻胶将无法充分反应,使得其尺寸和厚度不能达到要求,在后续的显影、刻蚀工艺中起不到应有的作用,导致工艺的失败。

对于光刻机光源来说,要符合短波长、稳定、寿命长、功率大等要求。除了最高端的EUV,fab里的主流机型就属193nm的ArF光刻机了。在没有EUV这种黑科技之前,半导体从业人员利用193nm的光刻机,通过把镜头放水里、相移掩模 (Phase shift mask)、多重曝光的方法,将芯片技术节点一步步推进,将摩尔定律延续到了现在。


多重曝光成形技术示意图
为了追求更高的图形密度和更小的工艺节点,在普通的涂胶-曝光-显影-刻蚀工艺的基础上开发了多重曝光技术,如LELE(litho-etch-litho-etch)、SADP(self aligned double patterning)。LELE技术将给定的图案分为两个密度较小的部分,通过蚀刻硬掩模,将第一层图案转移到其下的硬掩模上,最终在衬底上得到两倍图案密度的图形;SADP技术通过沉积和刻蚀工艺在心轴(mandrel)侧壁上形成间隔物,经由额外的刻蚀步骤移除心轴,使用间隔物定义最终结构,使得特征密度增加了一倍。将SADP加倍可以得到四重图案化工艺(SAQP),使得193nm浸润式光刻可以实现~10nm的分辨率。

理论上193nm光刻机是可以实现7nm节点工艺制程的,但是会使得需要的光罩数量非常多,工艺复杂,量产难度大。应当指出,即使导入EUV,也并不是所有流程均由EUV承担,主要是应用在MOS器件关键层,其它对关键尺寸要求不高的步骤将仍由普通光刻机承担。

发布于 2019-06-01
https://zhuanlan.zhihu.com/p/67437271
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CDer:001155804
发表于 2021-04-19 08:33 超大游击队员 | 显示全部楼层
是不是参与到3nm制程,先用这个最后还是要用到euv.
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CDer:000001437
发表于 2021-04-19 08:37 超大游击队员 | 显示全部楼层
本帖最后由 hswz 于 2021-04-19 08:39 编辑

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CDer:000001437
发表于 2021-04-19 08:38 超大游击队员 | 显示全部楼层
Guigui123 发表于 2021-04-19 08:33
是不是参与到3nm制程,先用这个最后还是要用到euv.


目前,最尖端产品制造开始为逻辑器件开发3nm节点工艺,并开始批量生产用于DRAM的1Znm节点

===
按文中所说,ArF光源光刻机最新改进后可单次曝光生产价廉的12纳米DRAM内存颗粒,四次曝光后可生产3纳米的价格不菲的CPU等逻辑器件
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CDer:001169435
发表于 2021-04-19 08:49 超大游击队员 | 显示全部楼层

Re..这是怎么回事DUV也可以生产3纳米吗

有可能可以,但是那成本得上天。
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CDer:000979950
发表于 2021-04-19 08:54 | 显示全部楼层
四次曝光的良率有多少呢?成本太高了吧
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CDer:001169952
发表于 2021-04-19 09:59 | 显示全部楼层
IMEC之前都规划过5nm的DUV版本 但是mask要接近120层;3nm只要套刻精度足够强行多重曝光当然也是技术上可行的 但是mask和各种其他成本会高到商业上几乎不可接受
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CDer:000001437
发表于 2021-04-19 10:45 超大游击队员 | 显示全部楼层
mac_sed 发表于 2021-04-19 09:59
IMEC之前都规划过5nm的DUV版本 但是mask要接近120层;3nm只要套刻精度足够强行多重曝光当然也是技术上可行 ...

新型光刻光源ArF浸没式激光器“GT66A”通过新开发的光学模块将脉冲发光时间延长到以前的3倍以上,从而改善曝光面的光束均匀性,成功降低粗糙度

==
套刻精度是否和脉冲发光时间有关?
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CDer:001113860
发表于 2021-04-19 11:05 超大游击队员 | 显示全部楼层
以台积电的7nm为例,初代的7nm使用的是DUV,需要八十多层光罩,后面使用了更多的EUV后改成6nm工艺,密度提升了18%,却只需要二十多层光罩,成本大幅度降低,利润却能更高。
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CDer:000421955
发表于 2021-04-19 11:12 超大游击队员 | 显示全部楼层

Re..这是怎么回事DUV也可以生产3纳米吗

Guigui123 发表于 2021-04-19 08:33:10
是不是参与到3nm制程,先用这个最后还是要用到euv.
大佬们有科普,高阶制程也要用到很多DUV光刻机的。
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CDer:001169952
发表于 2021-04-19 11:32 | 显示全部楼层

RE: .这是怎么回事DUV也可以生产3纳米吗

hswz 发表于 2021-04-19 10:45
新型光刻光源ArF浸没式激光器“GT66A”通过新开发的光学模块将脉冲发光时间延长到以前的3倍以上,从而改 ...

决定因素还挺多的 双工台本身的平面移动误差、光源的光束均匀性这些都是会影响最终精度的
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CDer:001155182
发表于 2021-04-19 12:18 超大游击队员 | 显示全部楼层
曝光次数越多,成本越高,良率越低。这是准备给不能买euv国家的?
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CDer:000288338
发表于 2021-04-21 06:35 | 显示全部楼层

RE: .这是怎么回事DUV也可以生产3纳米吗

理论上可行,但这个成本基本爆表了,而且这个成功几率很低,基本不可能。
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CDer:001212863
发表于 2021-04-21 16:06 超大游击队员 | 显示全部楼层

Re..这是怎么回事DUV也可以生产3纳米吗

是否可以双波段差分干涉光刻呢?
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