Mikroişlemci Kumaşı Euv Lithography

Mikroişlemci üretimindeki son gelişmeler yarı iletken manzarayı yeniden şekillendirdi, aşırı Ultraviolet (EUV) bir temel teknoloji olarak ortaya çıktı.EUV lithography, transistörlerin nasıl şekillendirildiğini, daha güçlü ve enerji verimli mikroişlemcilere yol açıyor, Moore'un Yasasının sınırlarını olumsuz yönde araştırıyor.

EUV Lithography

EUV lithography, yaklaşık 13.5 nanometrenin bir dalga boyunda aşırı ultraviyole ışığı kullanıyor, 7 nm altında ölçeklerdeki transistörlerin üretimine izin veriyor (daha kısa sürede DUV lithography'de kullanılan 193 nm dalga boyun eğlendiricisi ile). Bu kısa sürede DUV sistemlerinden itibaren, DUV sistemlerinden itibaren, fotoresist ile kaplı olan devre modellere göre devre dışı bırakmak için.

Optik Sistem: Yanlı Optik

Reraktif lensleri kullanan geleneksel litografi sistemlerinin aksine, EUV sistemleri tamamen yansımacı optiklere güveniyor. Çok katmanlı aynalar, molybdenum ve silikon tabakalarından oluşan, EUV ışıklarını yakın zamanda yansıtmak için mühendisidir. Her ayna, 70'in üzerinde yansıtacak şekilde kaplıdır - ABV ışığının çoğu malzeme tarafından daha da güçlü bir şekilde absorbe edildiğine dikkat edin. Optik yol.

Yüksek Güç EUV Işık Kaynağı

Yüksek hacimli üretim için yeterli ABV ışığı en büyük mühendislik zorluklarından biri olmuştur. endüstri standart, yüksek güç COput_{) [Dönderlik:0][Dönderinci lazer yangınları, daha küçük miktarlardaki sıvılar oluşturmak için, önümüzdeki yıllarda 250 watt'ı hedefletir.}

Maskeler ve Pellicles

ABV maskeleri transmissive'dan ziyade yansıtır. Onlar bir substrattan (tipik olarak düşük-termal-expansion materyali) aynı molybdenum/ ⁇ multikatlı çöp kutusu ile, devre modelini tanımlayan bir emsalli alaşımla donatılmıştır. Defect kontrolü neredeyse tamamen parlatılır: tek bir sub-50 nm defneksiyonu, ulaşım ve kullanım sırasındaki parçacık kirliliğinden korumak için maskeleri mahvediyor.

Fotoresist Malzemeler

Fotoresist katman, yüksek enerjili EUV fototlarına tam olarak cevap vermelidir. Geleneksel olarak, keskin bir şekilde dirençli bir direnç (CAR) adapte edilmiş, ancak yeni malzemeler, alt-7 nm düğümleri talepleriyle karşı karşıya kalmaktadır. Metal-oksit, aynı anda hassas veya hafnium gibi, line-stüzlülüğü azaltmak için olağanüstü hassasiyet ve karar verir. Bunlar, EUV fotosist fotosist tabakaları organik dirençlere karşı daha verimli bir şekilde karşı direnir ve incelik sağlar.

Anahtar Yenilikler ABV Cilt İmalatını Enabling EUV Volume Manufacturing

EUV lithography'yi laboratuvar merakından yüksek hacimli üretime getirmek, tüm ekosistem boyunca bir dizi atılım yenilikleri gerektiriyordu.

Gelişmiş Işık Kaynağı Geliştirme

50-watt prototip kaynaklarından üretime geçiş, 250 watt'ı aşan üretime geçiş, lazer ve plazma fiziğinin bir tur de gücü olmuştur: (1) nano-ölçekli kalıp için gerekli kritik stabiliteyi korurken, iki aşamalı lazer amplifikasyonu azaltmaktadır.

Maskelerde Test Edilmesi

Maske kusuru kalıcı bir engel olmuştur. Yeni denetim teknikleri, öznenin (EUV-wavelong) ışığı daha önce görünmez gömülü kusurların tespit edilmesine izin verir. Multibeam elektron dekontasyonu ve bu arada maske boş tedarikçiler, yerel hataların% 0.1'in altına düşmesine yardımcı olan hataları gelişmiştir.^).2).

Geliştirilmiş Optik Tasarım

0.33 sayısal aperture (NA) Mevcut EUV tarayıcılarında optikler (örneğin, ASML'nin NXE platformu) karar vermek, 3 nm ve ötesinde, endüstri yüksek çözünürlükte hareket eder ve daha büyük aynalar (müresel olarak 1 metre) ve daha sıkı eğim toleransları gerektirecektir.

Roman Desenleme Teknikleri

ABV'yi tek maruz kalma karar limitinin ötesinde genişletmek için, yenilikçi modelleme stratejileri geliştirildi. Çoklu desen (örneğin, öz-yaşlı çift desen, SADP) hala bir rol oynar, ancak ABV bu akışları aktif olarak 2 nm ve 1 nm düğümleri için araştırır.

EUV'nin Microişlemci Performans ve Yoğunluk Üzerine Etkisi

EUV lithografinin benimsenmesi, mikroişlemci metriklerde doğrudan somut gelişmelere tercüme edilmiştir.

Transistor Scaling ve Gate

EUV'nin crisp'i baskı yeteneği, düşük ücretli özellikler sıkı kapı perdelerini ve daha küçük temaslı poli perdeyi (CPP) 7 nm node, fin ve kontakt gibi kritik katmanlar DUV'yi kullanarak çok fazla maruz kalma ile yazdırdı[DV) 5 nm ve 3 nm'de, tek bir maruz kalma işlemi iki veya üç DUV maruz kalma işlemi yerine 3 nm üzerinde[D)[değiştir | kaynağı değiştir]

Güç ve Performans İyileştirmeleri

Küçük transistörler sadece ölü büyüklüğü daraltmıyor, aynı zamanda kapasite ve sızıntıyı azaltır, daha düşük işletim gerilimi ve daha yüksek geçiş hızlarına olanak sağlar.EUV tarafından sağlanan daha kısa kapı uzunluğu, gelişmiş hat-st kabalığı daha düşük maliyetle en yüksek hesaplamalar için, ABV ile inşa edilen mikroişlemciler aynı performans artışı veya aynı performans seviyesindeki benzer bir azalma sağlayabilir.

Tasarım Kuralı Simplification

EUV'nin yüksek çözünürlük bazı tasarım kısıtlamalarına kolaylık sağlar, daha agresif bir düzen sağlar. Örneğin, grid tabanlı yerleştirme ve kısıtlayıcı tasarım kuralları (DUV ile optik yakın etkileri yönetmek için kullanılır) rahattır. Bu, çip tasarımcılarına daha iyi alana verimliliği optimize etmek için daha fazla esneklik sağlar. Uygulamada, tasarım kuralı basitleştirme, transistimalistimalasyona kadar genel maliyeti azaltmaya yardımcı oldu, hatta wafer maliyetleri EUV kabul edilebilirliği ile yükseldi.

ABV Lithography'de Meydanlar

Başarılarına rağmen, ABV üretimi yenilikçi çözümler talep etmeye devam eden engeller olmadan değildir.

Maske Tanıma ve Yaşam döngüsü

Operasyon sırasında gelişmiş boş kalitede bile reticles bir hata yapar.EUV pellicles riski azaltır ancak yoğun ışıktan zarar vermeye eğilimlidir. Endüstri, gelişmiş temizlik protokolleri ve gerçek zamanlı defektle yapılan alternatif yaklaşımlar araştırıyor. Başka bir endişe maske ömür boyu: Tekrarlanan maruz kalma, karbon kirliliği veya radyasyon hasarı nedeniyle karbon kirliliğine veya multikatmantasyona neden olabilir.

Kaynak Gücü ve Maliyet

Kaynak gücü arttı, 500 watt'a veya daha yüksek-NA sistemleri için daha fazla güç artırılırken, bu yüksek güçler için mülkiyet maliyeti yüksek (paratlar ve nötrler birden fazla aracı karşılayabilirler.) Endüstri, per-wafer maliyetlerini daha yüksek bir şekilde azaltarak azaltılabilir.

Diren Sınırları

Mevcut hala hassaslık, çözünürlük ve line-st psişiklik arasındaki ticaretle mücadele ediyor. Alt-3 nm düğümlerinde, gerekli karar talepleri ultra soluklu kabalık ile karşı karşıya kalıyor, bu da genellikle hassas ve yavaşlayıcı üretim için kaliteli oluyor.

Future Prospects for EUV Lithography

EUV için yol haritası bugün 3 nm ve 5 nm düğümlerinin ötesine uzanır. Bir sonraki büyük adım, 0,55 NA ile yüksek-NA EUV araçlarının, 2025'te 2 nm ve 1.4 nm düğümleri için üretime girmesini beklemekte. Bu sistemler büyük değişiklikler gerektirecektir: daha büyük aynalar, yeni ışıklandırıcı tasarımları ve hatta daha sıkı vakum toleransları. ASML zaten ilk yüksek-NA prototiplerini R&D ortaklarına sevk etmiştir.

Sub-2 nm Kalıplama

2 nm'nin altında, tek bir fuarcı ABV muhtemelen temel karar limitine ulaşacak (yaklaşık 8 nm yarı-pitch) ölçeklendirmeye devam etmek için, endüstri, ABV'yi çokçaklı, kendini örneklemeye yönelten veya hatta baskılı lithografi gibi tamamlayıcı tekniklerle bir araya getirecek.

EUV'nin Ötesinde: Future Lithography Technologies

ABV'nin bu on yılın sonunda hizmet etmesi bekleniyorken, araştırma zaten uzman uygulamalar için devam ediyor. Ancak, bunların hiçbiri yüksek hacimli üretim için henüz hazır değil. öngörülebilir gelecek için, ABV, çalışma alanı büyüklüğüne göre kalacaktır; (2) X-ray lithography, 1 nm civarındaki yükseklikleri uzatıyor; ve (3) ASML[Döneticileri için girişimde bulunmuyor.

Malzemeler ve Süreç Bütünleşme

Future nodes, ABV'nin yeni transistör mimarileriyle entegrasyonunda yenilikler talep edecek, örneğin kapı-tüm bağlantı (GAA) nano tablolar ve yığılmış transistörler arasında yer alan ve entegrasyon, nano tablo serbest bırakma ve iç mekancılar ve iletişim kurma çabaları, ABV'nin kararına büyük ölçüde güvenecektir.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

EUV lithografi zaten mikroişlemci üretimine dönüştü, endüstrinin bir kez daha uygulamacı konseptine geri dönmesine izin verdi.[değiştir | kaynağı değiştir] Anahtar yenilikler - ışık kaynakları, reflektif optikler, maskeler, pellicles, ve direnenler - bir kez pratik olarak ortaya çıkan bir şekilde, üretim realitesine karşı çıktı.