沉浸式光刻技術

沉浸式光刻技術是在傳統的光刻技術中,其鏡頭與光刻膠之間的介質是空氣,而所謂浸入式技術是將空氣介質換成液體。實際上,浸入式技術利用光通過液體介質後光源波長縮短來提高解析度,其縮短的倍率即為液體介質的折射率。

概述

沉浸式光刻技術也稱為浸入式光刻技術。一般特指193nm浸入式光刻技術。
在浸入式光刻技術之前,繼436nm、365nm、248nm之後,採用的是193nm乾式光刻技術,但在65 納米技術節點上遇到了困難,試驗了很多技術(如157nm乾式光刻技術等)但都無法很好的突破這一難題。等到2002年底浸入式技術迅速成為光刻技術中的新寵,而此前業界並沒有認為浸入式技術有如此大的功效。此技術在原來的193nm乾式光刻技術平台之上,因為此種技術的原理清晰及配合現有的光刻技術變動不大,獲得了人們的極大讚賞。2004年12月IBM和台積電分別宣布採用193 nm浸入式光刻技術製造出全功能的晶片。

沉浸式光刻的難點與挑戰

雖然浸入式光刻已受到很大的關注,但仍面臨巨大挑戰。根據2005版《國際半導體技術藍圖》的光刻內容,浸入式光刻的挑戰在於:
控制由於浸入環境引起的缺陷,包括氣泡和污染;
抗蝕劑與流體或面漆的相容性,以及面漆的發展;
抗蝕劑的折射指數大於1.8;
折射指數大於1.65的流體滿足粘度、吸收和流體循環要求;
折射指數大於1.65的透鏡材料滿足透鏡設計的吸收和雙折射要求。
沉浸式光刻技術 AMD 45nm工藝全面解析

概述

相對於Intel複雜的用料及工藝流程來說,AMD所採用的45nm技術則相對的簡單,AMD的45納米製程工藝是聯合IBM一同研發。這項技術包括了超低K電介質互聯技術、多重增強電晶體應變技術和沉浸式光刻技術。對於AMD為什麼到現在都沒有使用High-K,很多朋友們都存在疑問,其實這得益於AMD自Athlon時代就開始使用的SOI工藝。SOI是Silicon On Isolator的縮寫,即絕緣體上的矽技術。和
傳統的純矽晶圓不同,SOI工藝使用的晶圓底部是一層絕緣層。這層絕緣體切斷了上方MOS管漏電流的迴路,使得基於SOI技術的晶片能夠輕鬆抵抗漏電流。

AMD全新45nm技術

超低K電介質可以降低串聯電容、降低寫入延遲和能量消耗,從而明顯提升性能功耗比。另外不得不提的便是沉浸式光刻技術,其是AMD在45nm的Phenom Ⅱ處理器生產中最新套用的技術之一,其區別於過去乾式光刻最大的特點就是整個光刻的過程並不是發生在空氣中,而是沉浸在一種光學折射率較大的透明液體中,從而讓其在晶圓上更好的刻錄電晶體。
在AMD的45nm Phenom II的生產中,整個晶圓是浸泡在去離子水(無雜質,無帶電離子)中的,這種情況相當於將光刻的解析度提高了1.44倍,正好滿足65/45=1.44的工藝改進幅度。用這種工藝設計生產的SRAM晶片可獲得約15%性能提升。
真正解決AMD在 45納米技術難題的是多重增強電晶體應變技術 ,AMD和IBM稱,與非應變技術相比,這一新技術能將P溝道電晶體的驅動電流提高80%,將N溝道電晶體的驅動電流提高24%。可見,製程的提升極大地提升了處理器的潛在性能,並同時賦予了產品更強的功耗控制能力

AMD45nm製作工藝解析簡表
光刻技術是在一片平整的矽片上構建半導體MOS管和電路的基礎,這其中包含有很多步驟與流程。首先要在矽片上塗上一層耐腐蝕的光刻膠,隨後讓強光通過一塊刻有電路圖案的鏤空掩模板照射在矽片上。被照射到的部分(如源區和漏區)光刻膠會發生變質,而構築柵區的地方不會被照射到,所以光刻膠會仍舊粘連在上面。接下來就是用腐蝕性液體清洗矽片,變質的光刻膠被除去,露出下面的矽片,而柵區在光刻膠的保護下不會受到影響。隨後就是粒子沉積、掩膜、刻線等操作,直到最後形成成品晶片。
如果受到保護的柵區的光刻膠留下來的寬度是130nm,那么最終做出來的MOS管大致就是130nm;同理,45nm技術就是最初柵極上留下大約45nm寬度的光刻膠。由此可見,如果整套光刻設備的解析度越高,它能夠在晶片上定位出更細微的投影,最終就能製造出更小的MOS管。半導體工藝的更新必然伴隨著光刻設備的升級,其目的就是提高解析度。

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