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1、第23卷第3期半导体学报Vol.23,No.32002年3月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSMar.,2002硅集成电路光刻技术的发展与挑战王阳元康晋锋(北京大学微电子所,北京100871)摘要:从微电子集成电路技术发展的趋势,介绍了集成电路技术发展对光刻曝光技术的需求,综述了当前主流的DUV光学曝光技术和新一代曝光技术中的157nm光学曝光、13nmEUV曝光、电子束曝光、X射线曝光、离子束曝光和纳米印制光刻技术的发展状况及所面临的技术挑战.同时,对光学曝光技术中采用的各种分辨率增强技术如偏轴照明(OAI)、光学邻近效应校正(OPC
2、)、移相掩膜(PSM)、硅片表面的平整化、光刻胶修剪(resisttrimming)、抗反射功能和表面感光后的多层光刻胶等技术的原理进行了介绍,并对不同技术时代可能采用的曝光技术作了展望性的评述.关键词:光刻;集成电路;微电子EEACC:2570;2550G中图分类号:TN405文献标识码:A文章编号:025324177(2002)0320225213方面的挑战,但人们仍普遍认为,至少在今后30年1微电子技术的发展趋势及其对光刻内,微电子技术仍将按摩尔定律规律继续发展.最近,技术的需求Intel公司和AMD公司分别报道了在实验室成功制[2,3]备特征尺寸为20n
3、m和35nm的CMOS器件.世界微电子产业的发展日新月异,在1999年世表1国际半导体技术发展的指导性规划(ITRS1999年版)界集成电路的销售额达到了1570亿美元,而以集成Table1Internationaltechnologyroadmapfor电路为基础的电子信息产品的世界贸易总额于semiconductors(1999edition)1998年超过了8000亿美元,成为世界第一大产业.年份199920022005200820112014技术时代180nm130nm100nm70nm50nm35nm1965年,Intel公司创始人之一的Moore大胆
4、预测:DRAM1ö2间距önm180130100705035今后微电子技术和产业将以“每个芯片上集成的元MPU栅长önm14085～90654530～3220～22MPUöASIC1ö2间距önm230160115805540件数平均每18个月将翻一番”的规律发展,这就是ASIC栅长önm180130100705035微电子技术领域中著名的摩尔定律.此后,30多年的发展证实了摩尔定律的正确性,即集成电路芯片集成电路不同的技术时代是以其所加工的器件的集成度以每三年增加4倍,半导体器件的特征尺特征尺寸为标志的.特征尺寸是指集成电路技术所寸以每三年缩小2倍的趋势发展.
5、目前,半导体能够加工的器件的最小尺寸.历史地看,正是由于器集成电路的主流技术已进入0118Lm,并正在向件特征尺寸的不断缩小、硅片尺寸的持续增加和电0115Lm的技术时代过渡.表1示出的是国际半导路设计技术的不断优化,才使得集成电路芯片的集体工业技术协会(SEMATECH)基于微电子技术的成度和性能得到不断提高,同性能集成电路产品的发展趋势,于1999年制定的国际半导体工业和技术价格持续下降,才保证了半导体工业和集成电路技[1]发展的指导性规划(ITRS1999年版).尽管在进术发展按指数增长率飞速发展.不断追求集成电路入100nm以下的技术时代以后,微电子技术
6、的发展产品的性能ö价格比和市场竞争力的提高,是微电子会遇到来自于材料、物理、器件结构和工艺技术等多技术和产业不断发展的原动力.可以预计,在未来2001211205收到○c2002中国电子学会226半导体学报23卷30年内,微电子集成电路技术仍将按照器件特征尺(OPC)、移相掩膜(PSM)、具有化学增强放大功能的寸缩小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和设计技术快速感光光刻胶、光刻胶修剪(resisttrimming)、抗优化的途径继续发展.反射功能和表面感光后的多层光刻胶等技术正在研器件特征尺寸的缩小主要依赖于光刻技术的改究发展之中,其中的一些已经得到应用;同时,新
7、一代进和发展,因此,随着微电子技术的发展,对光刻技的替代光刻技术如EUV光刻、电子束投影光刻、X术的发展也在不断提出新的要求.从表1的ITRS射线光刻、离子束光刻、纳米印制光刻等技术也在研可见,到2005年,半导体集成电路时代将进入究发展之中.在光刻胶技术方面,与248nm光刻技术100nm时代,而到2008年,进入到70nm的时代.这配套的、可满足180nm技术大生产需要的光刻胶技时,由于传统的光学光刻技术已接近其技术极限,需术目前已经成熟;满足130nm技术时代需要的光刻要开发新一代的替代光刻技术,以满足微电子集成胶技术正在研究和完善之中,预计很快将可应用到
8、主电路技术进一步发展的需
