摩尔定律待突破超紫外光(EUV)微影技术延迟障碍

在2012年的国际超紫外光(EUV)微影技术研讨会上，专家们一致认为，过去几十年来一直扮演半导体创新引擎的摩尔定律(Moore"sLaw)，正由于下一代超紫外光(EUV)微影技术的延迟而失去动力。

为了因应14nm以下制程，EUV系统需要比今天更强大20倍的光源，专家们表示，他们希望到2014年能有200W的EUV光源，但要达到这个目标可能会需要更长时间。

过去一年来，比利时鲁汶的IMEC研究人员已经透过采用较??低功率的光源，制造了约3,000片使用EUV技术的晶圆。然而，对这部价值数百万美元的系统来说，若与英特尔(Intel)、三星(Samsung)、台积电(TSMC)等业界厂商相比，其制造商用化晶圆的速度仍然慢上了15~30倍。

过去三年内，研究人员已经将光源功率提高了20倍。但为了达到量产要求，他们必须在未来两年内再作出类似的改善──这是IMEC先进微影技术方案总监KurtRonse在日前于布鲁塞尔举办的EUV高峰会中所做出的结论。该组织还表示，在2016年希望能开发出500~1,000W的EUV光源。

“EUV的延迟阻碍了半导体产业的前进脚步，”Ronse说。“尽管他们仍将之称为14nm，但它可能更像是16或17nm，”他表示。

微缩脚步趋缓

在14nm世代，若没有EUV，SRAM单元便无法直接微缩50%，Ronse说。这是因为多重图案在究竟能实现多少功能方面仍然有其局限性。

“若EUV能顺利到位，他们就可以迎头赶上，”Ronse说。业界已经投入很多资源发展光源了，所以，未来必然会出现解决方案，但很难肯定是否会在两年内出现，”他说。

英特尔与台积电都入股ASML共同发展EUV系统，金额达数十亿美元。

英特尔近期也表示，预计明年可进入14nm，2015年还可望使用现有的浸入式微影技术朝10nm前进。如果没有EUV，英特尔认为可能必须在一个晶片上写入多达五层的浸入式图案，而虽然这会花费更多时间和金钱，但对该公司说仍然划算。

IMEC现已运用ASMLNXE3100EUV系统获得60%以上的生产时间。由于使用旧的光源，因此“在一开始的六个月以内，我们经历了相当长一段平均时间降到50%~10%之间的振荡期，”他表示。

根据试验结果，IMEC已使用EUV获得了16nm半间距的解析度。“EUV可能不会被用在晶片的所有层，但会用在一些关键层以及和浸入式技术对齐的部份，”Ronse说。

对齐是一个问题。IMEC目前已能在晶片上达到6nm以内的EUV和浸入式层对齐准度。但目标是对齐准度必须在2至3nm以内，“他说。