其實並沒有14nm光刻機,現在分DUV和EUV,發一個刪減版的簡單說一下吧,完整版看我水印可以知道在哪裡。

稍微關注一點這塊的人,大概都知道現在的光刻機大體上分為DUV和EUV。DUV是目前比較成熟的方案,現階段最高採用193nm波長的深紫外光源,被廣泛應用在7nm(N7)以及7nm以前的工藝裏。伴隨著工藝的繼續微縮,DUV已經力不從心,所以現在無論是臺積電還是三星都引入了極紫外光源的EUV光刻工藝。EUV的波長是13.5nm,相比於193nmDUV提升了不止10倍,為未來很長一段時間的工藝微縮掃清了障礙。

首先我們簡單科普一下光刻解析度和工藝節點的關係,為什麼193mm的深紫外光刻機可以製造7nm工藝的晶元

具體的原因大體上有如下幾點:

1、半導體工藝的X-nm工藝並不真的對應晶體管就那麼小,通常這只是一個「代際」的命名,用來表示一個相對的代數而已,22nm的最小特徵尺寸並不是22nm。甚至因為前兩年三星這個攪屎棍的出現,現在連這個X-nm的名稱都不能準確衡量各家工藝的代際了,三星的5nm和臺積電的7nm以及Intel的10nm是一代,這種事也就三星最愛幹。總體來說,最小特徵尺寸的Y-nm遠大於命名裏的X-nm。

2、光刻機實際上也是一個複雜的光學系統,光源的解析度和最後輸出光線的解析度並不是完全一致的。

3、在光刻機以外,我們有很多 可以增強、提升實際解析度的手段,主要是多重曝光。

光刻解析度

對於一個光刻機,其實際的解析度計算工藝大體是:

其中CD就是最小特徵尺寸,也就是半週期Half-Pitch的尺寸,K1是一個常數,在不同的光刻方案中不太一致,NA上方那個λ就是輸入光源的波長了,而最下方的NA是光刻機光學系統的數值孔徑。

對於常數K1,目前ASML的DUV光刻機最高K1是做到了0.25附近(具體看參考資料1或3或上圖),而EUV大概還是在0.35附近。

對於波長λ來說,現行的技術無非就DUV的193nm,以及EUV的13.5nm兩個。顯然,輸入光源的波長越小,實際可以光刻的工藝也就越小。

對於數值孔徑NA來說,對於非浸潤式DUV方案這個數值的上限一般是1.0,浸潤式DUV方案則是1.35附近。相比於非浸潤式,浸式光刻機在光刻時額外使用了液體來進行折射,一般所使用的都是純水,折射率約為1.33,這也是為什麼浸潤式的NA要大一些的關係。而在EUV這塊,目前最高也就0.33NA。

有了以上的數據,我們來計算一下目前DUV光刻機和EUV機的大體解析度吧:

DUV=0.25*193/1.35=36nm

EUV=0.33*13.5/0.35=12.7nm

以上各項數值可能有略微偏差,並且要考慮一些容許的誤差範圍,實際上的解析度不會那麼高。就實際來說,ASML最新的DUV的解析度是38~40nm,而EUV則是13nm。

上述極限解析度乘以2,對應到半導體7nm 5nm的MMP(或者反過來)就可以知道一個光刻機能做什麼工藝的了。

可以看到其實7nm最難的MMP(finfet那裡比較容易)是40nm,DUV最高36*2=72是無法滿足的,此時就要用到剛剛說的多重曝光了,理論上沒翻倍一次,解析度增加一倍,所以雙重的SADP就可以做7nm了,理論上四重SAQP也可以5nm。LE套娃理論上也是套幾次提升多少,但因為誤差大,實際做不到那麼高,看下圖對應就好。

這個圖已經換算了直接對應上表就可以,不能對應再上面的ASML的解析度。

因為刪減的關係說的可能比較亂,可以關注等一下全文在知乎公開,或者去同名微博看。


謝邀。

首先沒有所謂的14nm光刻機,14nm製程是用波長為193nm的DUV光刻機來做的。其次我來澄清一個誤區。由於涉及到一些敏感信息,匿了。

什麼是5nm製程的晶元?

目前5nm製程的晶元有臺積電已經量產的FinFET和在研發的GAA兩種,這裡只談FinFET。查閱臺積電的road map可知5nm FinFET的X方向的Fin週期(Fin Pitch)大概在28nm左右,Y方向的Gate Pitch(Poly Pitch)大概在51nm左右。用波長13.5nm的EUV曝光出這樣的pitch不難吧?那5nm製程代表什麼呢?其實自從晶元越做越小,當摩爾定律走到極限時,傳統的從source到drain的距離已經不能描述幾nm製程了。真要追究的話,可以用「從source到drain的有效距離」來描述。在Gate裏(原來是填Dummy Poly的,後續工藝掏空後填HKMG)的HKMG是呈U字型的,U字型底部SiO2/HK/MG的長度大概就是5nm。然後一根Tungsten作為導線插入U字型與外面相連。

整個transistor沒有行業外人士所想像的只有5nm那麼小吧?


光刻機一般以光源的波長來講是XXXnm曝光機,不會有14nm工藝曝光機這個說法。曝光機一些說明,前面已經有人基本介紹了。365nm到436nm波長是汞燈光源,可以做一些微米級工藝,以及先進封裝行業用。126nm到248nm波長為激光氣體光源,可以用於做一些相對先進工藝,像SMIC的40/28nm工藝都是用193nm的曝光機做的,好像14nm工藝也是用這個(這個有點不確定)。最後最先進的就是13.5nm的EUV,受漂亮國阻撓,目前國內沒有。

關於用DUV如何做出7nm,目前在知乎,我覺得下面這個專欄講的最透徹。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/150954590?

zhuanlan.zhihu.com圖標

正確的問法應該是193nm.的光源是如何造出的7nm晶元的


double pattern?可能吧,不是很懂


emmm

並不是多少nm的工藝就用多少nm波長的光刻機。一代光刻機可以用作很多代工藝。

題主有興趣可以查一下193nm浸入式光刻。


Double pattern甚至Quatra pattern


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