二十一世纪半导体制造工艺前瞻

Author: 刘海涛 Date: 2001年 6期

?牐牥氲继迨巧缒缘闹匾缙髟珻PU、内储器及各种芯片无一不是由半导体制成的。如今,随着制造工艺的不断提高,半导体元件的体积越来越小,半导体集成电路速度也越来越快。那么新世纪半导体制造工艺又将出现什么样的变化呢?我们不妨一起来看看今年的ITRS(International Technology Roadmap for Semiconductors,国际半导体技术发展蓝图)SC 2.0。
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  ?牐?0.13微米(即130nm)的制造工艺将会在今年内得到应用,并有望在2002年进入全面发展阶段。前不久,英特尔和威盛就纷纷表示产品在今年第三季度会采用0.13微米制造工艺,而AMD公司代号为Thoroughbred和Appaloosa两款GHz以上的处理器也将于今年第四季度采用新工艺生产。由0.18微米过渡到0.13微米不到两年时间,因此很有可能0.1微米制造工艺会在2003年初出现。其实这一点在去年年末已初露端倪,日本印刷(Dai Nippon Printing)决定将与我国台湾半导体厂商联华电子开展技术合作,共同开发用于0.1微米制造工艺的光罩(Photomask)技术。日本印刷将投资30亿日元,扩建在日本上福冈境内的工厂,专为联电制造0.15、0.13微米工艺用的光罩。今后三年内可收到联电30亿日元以上的订单。而它在亚洲遮光膜制品销售市场的占有率,也将从5%提升到30%。《日经新闻》的相关报道指出,除了提供现有的光罩制品外,日本印刷还准备与联电联手开发0.1微米制造工艺用光罩制造技术,并计划从2002年开始运用这项技术。由此可见,在半导体芯片的制造工艺进入超微化的初期,掌握0.1微米以下的新型半导体制造工艺技术已成为欧美、日本等半导体制造企业的研发重心。  
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  ?牐犓孀殴ひ账降奶岣撸际跏跤镆步⑸谋洹O裰圃旃ひ盏牡ノ晃⒚祝╩icron metric)今后就要改成nm(nanometer metric,纳米/毫微米/十亿分之一米)。例如:0.18微米=180纳米,0.13微米=130纳米。
  ?牐牰TRS SC 2.0
  ?牐?1992年至1997年的ITRS是由美国SIA(半导体工业协会)制订的,1999/2000年分为了五部分:美国、欧洲、日本、韩国和我国台湾,共同合作来推出新的预测方案,而且发展信息包括了平版印刷、设计、测试和处理整合等12个ITWG(International Technology Working Groups,国际技术工作组)的意愿,准确率比以前大为提高。
  ?牐營TRS SC 2.0最重要的改变是加入了物理端MPU/ASIC门电路长度的预测,而不再是仅仅提供可印刷门电路长度的数据,它主要为微处理器制造商/高性能ASIC制造商服务,让英特尔、AMD等公司了解到可印刷缩版和蚀刻版画的种类。ITRS变得越复杂,越能反映实现,比如:130nm技术可以让半导体制造商生产出几种不同的晶体管,其中经过优化的用于高速设备,普通的用于手机,低能耗的用于PDA。
  ?牐犎?半导体技术发展面临的困境
  ?牐牥氲继逯圃旃ひ罩阅芄豢焖俜⒄梗且蛭庋?平版印刷的发展超过预期的设想,基于KrF激光的248nm设备拥有光学接近修正、相位跳转掩膜和改良的抗阻,很容易扩宽整个产品线。但是到了100nm时代,248nm扫描器必须被193nm波长的Arf激光设备所取代。而193nm平版印刷工艺还没成熟,而且可能连透镜建造层、钙氟化物等基本的原料也未能充足供应,制成品的质量亦未能如意。至于157nm氟激光平版印刷,更是遥远的事情,也许要到70nm制程才能见到它的“踪影”。
  ?牐牬送猓诺缏费趸镌牧弦彩侵圃及氲继寮际醴⒄沟囊桓鲋匾蛩亍4哟烤坏亩趸璞涑裳醯衔铮⊿iO2膜层涂氮),其处理过程十分复杂,仅有少量公司能生产,而且并非完全纯净,还残留了铪氧化合物或锆氧化合物。惟一令人欣慰的是,氧氮化合物的发热量比二氧化硅少一些,适合制造高速芯片。下一个ITRS发展会议将在今年春季的法国格勒诺布尔举行,届时这一现状可望有所改进。