发布时间:2020-10-19 17:32 原文链接: 5nm是物理极限芯片发展将就此结束?(二)

有外媒报道的劳伦斯伯克利国家实验室将现有最精尖的晶体管制程从14nm缩减到了1nm,其晶体管就是由碳纳米管掺杂二硫化钼制作而成。不过这一技术成果仅仅处于实验室技术突破的阶段,目前还没有商业化量产的能力。至于该项技术将来是否会成为主流商用技术,还有待时间检验。

再来说说光刻机分辨率的事要想做出更小制程的芯片,不仅要求材料能够达到这个极限,光刻机的分辨率也是一个非常重要的指标。如果光刻机无法曝出这么细的线条,那么再好的技术也是白搭。

要想提高分辨率,可以从光源、孔径NA和工艺三个方面来考虑。

光刻机分辨率:从1.0μm到7nm的演变过程、光源波长从436nm(G-line),经历356nm(I-line)和248nm(KrF),到193nm(ArF)、EUV的过程;NA从0.35经历了0.45、0.55、0.6、0.85;K1因子的变化由0.8~0.4等。然而,短波光学系统设计加工及相关材料的开发、NA的继续增加和K1的不断减小正面临着一系列的挑战。例如:大NA光学系统将导致焦深的减少,造成工件台和环境的控制更加苛刻,要求物镜波面差更小;较低的K1导致掩膜误差因子的增大,造成复制图形精度和保真度的下降。

EUV的基本工作原理:激光对准氙气喷嘴。当激光击中氙气时,会使氙气变热并产生等离子体;一旦产生等离子体,电子便开始逃逸,从而发出特定波长的光;接着这种光进入聚光器,然后后者将光汇聚并照到掩膜上;通过在反射镜的一些部分施加而其它部分不施加吸收体,在反射镜上形成芯片一个平面的图案的光学表示,这样就产生了掩膜;掩膜上的图案被反射到四到六个曲面反射镜上,从而将图像微缩,并将图像聚投到硅晶圆上;每个反射镜使光线稍微弯曲以形成晶圆上的图像,这就像照相机中的透镜将光弯曲以在胶片上形成图像一样。

整个工艺必须在真空中进行,因为这些光波长太短,甚至空气都会将它们吸收。此外,EUV使用涂有多层钼和硅的凹面和凸面镜。如果没有涂层,光在到达晶圆之前几乎就会被完全吸收。

不过虽然原理简单,但是这种光源设备和镜头目前中国还暂时没有这类技术,目前唯一能做出EUV光刻机的只有荷兰的ASML,中国还需要加油。