未來半導體光刻技術的核心
來源:半導體產業縱橫編譯自THEELEC
EUV時代將在今年正式開啟。
三星電子在2017年首次將EUV設備應用于7納米級代工工藝后,對EUV的興趣迅速增長。隨著超精細工藝開發需求的增長,EUV的普及進程也好像按下了加速鍵。三星電子、SK海力士、臺積電、英特爾等主要半導體公司也都在排隊購買ASML的EUV設備。
EUV設備的使用范圍也從代工廠逐漸擴展到DRAM。三星電子于2020年初開始量產第一代10nm DDR4 DRAM,采用的就是EUV技術;SK海力士從去年開始將EUV設備應用于DRAM生產。全球半導體公司陸續使用EUV技術,該技術的生態也越來越完備。
EUV技術現在正處于全面開花的時期,相關技術日新月異。對于EUV工藝的長期前景,業界認為今后半導體行業內廠商使用EUV技術的比重將增大。
01
multi-patterning EUV技術
用于DRAM制程的multi-patterning EUV技術預計2030年左右問世。韓國漢陽大學教授吳惠根表示,EUV技術應用于精細的集成電路,有必要區分存儲和非存儲半導體,TSMC等代工廠提出的3納米節點適用于非存儲半導體ASIC(定制型半導體)。如果將非存儲半導體的3納米換算為存儲半導體,將達到16納米級。但是,通過multi-patterning EUV技術,可以實現存儲半導體的2納米、3納米級節點制程。
02
ALD(原子層沉積)
在EUV技術中,ALD的利用率也將提高。ALD是原子層沉積技術的縮寫,是一種多層沉積技術,其厚度可以達到1埃米(0.1納米)。雖然與目前半導體業界普遍使用的CVD(化學氣相沉積法)相比,沉積速度較慢,但隨著半導體工藝的急劇微型化,ALD的重要性也有進一步提高的趨勢。
隨著主要眾多代工廠展開5納米以下的超精細工藝競爭,ALD將會在行業內更多地方應用。現在,ALD 已經在多個半導體行業多個領域的的量產階段使用,例如 DRAM和NAND。一些研究機構也正在投入精力研究ALD技術。
03
薄膜
EUV薄膜技術也在快速發展。EUV薄膜是防止EUV光罩被污染的超薄易耗件。但是EUV薄膜價格也較高;而且對外界壓力非常敏感,可以在空氣中自行破裂,所以稍微施加壓力就會破裂;薄膜清洗起來也不容易。行業內正在研究的EUV薄膜的清洗技術,可以去除表面污染物,而不會對EUV薄膜施加任何物理或化學效應。通過應用該技術,可以顯著延長EUV防護膜的使用壽命,從使用企業的立場上看,可以找到大幅減少生產費用的途徑。
04
封裝
EUV工藝在半導體行業出現逐漸普及的趨勢,封裝技術的演進也隨之而來。前端工藝的小型化達到極限,以及可穿戴設備等超小型設備的發展,高密度集成芯片的封裝技術也正在興起。MCP(多芯片封裝;Multi-ChipPackage)是封裝技術的一種,隨著DRAM芯片3D堆疊的趨勢越演越烈,封裝技術也被這些因素驅動著不斷發展。
05
基礎設施
EUV技術在半導體行業的應用越來越常見,但是一些地方相關基礎設施不足。一些公司EUV基礎設施,如曝光設備和檢查設備已經到位,但是研究這一代工藝的基礎設施少之又少。構建EUV生態系統的基礎設施建設迫在眉睫。
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