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EUV:成本杀手或救主?

在其当前功率水平下,没有与EUV的简单成本决定这样的东西。

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Moore的法律是半导体行业的经济基础,透过恒定成本,晶体管密度在各种技术中加倍。然而,随着IMEC的Arindam Mallik解释说,转换到新技术节点不是一个事件,而是一个过程。

通常,当新技术首次被引入时,它会使晶圆成本增加20%到25%。工艺优化和良率学习提高了系统正常运行时间和模具良率。成套设备变得更加可靠,运行成本更低。随着时间的推移,晶圆成本会下降。当用新工艺制造的晶体管比旧技术更便宜时,这种转变就会发生。随着制造变得越来越复杂,实现每个新技术节点承诺的成本节约变得越来越困难,而成本风险是企业推迟技术转型的原因之一。

光刻过程带有与技术过渡相关的大部分经济负担。作为以前讨论过在美国,10nm和7nm节点迫使制造商在两个不愉快的选择之间做出选择。现有的193nm浸没光刻技术,无法在不复杂和昂贵的情况下打印出所需的特征尺寸多图案化计划。许多层在这些节点上将需要三倍甚至四倍的图案。一些曝光选择将严重限制设计师,迫使增加单元面积。但是人们期待已久的替代品,极紫外光刻技术,还没有展示出高容量光刻系统的可靠性和预期的生产能力。因此,制造商必须决定哪种选择将是最具成本效益的,以及何时引入EUV.进入他们的工厂。

在过去的几年里,IMEC的Mallik和同事一直在改善光刻和过程成本模型来解决这些问题。虽然他们谨慎的是,他们的模型可能影响结果可能影响结果,但它们得出结论,即使具有非常保守的吞吐量估计,EUV将由N7节点提供一些过程级别的成本效益的替代方案。

在其分析中使用的临界层在表1中详述如表1所示,如果使用193nm光刻,其中许多将在N7处需要至少三重图案化。因此,在150WPH的EUV吞吐量下,选择简单:EUV根据层提供明显的成本优势,具体取决于30%。只有一个问题:EUV Systems无法曝光150 WPH。给定15MJ /cm²的光致抗蚀剂敏感性,250W曝光源(在系统的中间焦点测量)将仅暴露126Wph,并且仅为80W源仅50 WPH。迄今为止,80 W.关于最大可实现的源功率;150 WPH吞吐量可能很长的路。

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表1:N7的音高和图案化选项。(有关详细信息,请参阅下面的Mallik 2014参考文献。)

然而,与此同时,事实证明,更可实现的吞吐量仍然为某些过程级别提供了显着的好处。在METAL1和VIA0中,EUV与193NM浸泡的成本竞争力,吞吐量低至50至60 WPH。减少掩​​模的数量,简化曝光之间的覆盖层,并允许设计人员使用区域最小化二维结构抵消EUV本身的更高成本。实际上,IMEC集团的结论是BEOL堆栈是早期EUV介绍的理想候选者。

在本地互连中,情况不同。本地互连是设计中最积极的缩放部分;即使是EUV暴露也可能受益于使用193nm切割面罩暴露。为了实现可比的成本为193nm曝光,EUV需要实现70-90 WPH吞吐量。类似地,对于门图案,即EUV的断裂点约为85 WPH。通过减少的蚀刻步骤数量,euv的光刻成本的增加偏移,但FinFET设备的使用已经限制了设计选项的数量。

EUV对任何特定晶圆厂工艺的好处将取决于所选择的精确光刻方法。例如,晶圆厂可能只使用EUV来替代BEOL堆栈中复杂的多图案块/切割层,这将降低光刻成本,但不能减轻对单向金属设计的需求。或者,它可能引入一个完整的euv图案金属堆栈,允许使用双向金属设计,从而减少芯片的面积。无论在芯片还是晶圆基础上,这两种方法都比N7仅采用193nm的方法更便宜。然而,确切的成本节约取决于EUV的吞吐量。

来源
Arindam Mallik等。al。,“用于可持续晶圆成本的先进技术中对EUV光刻的需求,“proc。SPIE 8679,极端紫外(EUV)光刻IV,86792Y(2013年4月8日);
Arindam Mallik等。al。,“EUV光刻对关键过程模块的经济影响,“proc。SPIE 9048,极端紫外线(EUV)光刻V,90481R(2014年4月17日);
Arindam Mallik等。al。,“维护Moore的法律:实现成本友好的维度缩放,“proc。SPIE 9422,极端紫外(EUV)光刻VI,94221N。



4评论

MEAMISTER. 说:

对于N7,光致抗蚀剂敏感性预计将高于20mJ / cm 2,这将使吞吐量更加难以满足。

Kderbyshire. 说:

是的。我目前正在研究一篇有关EUV光刻胶的文章。

edmond丹特斯 说:

如果你更深的挖掘,7nm的EUV的“杀手”是粒子污染。不要担心250W来源,直到粒子污染问题受到控制。不幸的是,没有这样的解决方案是在地平线上。

MEAMISTER. 说:

事实上,三星在2015年通过汉阳大学报道了2015年EUVL车间,薄膜不会稳定> 200W。

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