微影技术日益精进 半导体工艺持续成长.doc

《微影技术日益精进 半导体工艺持续成长.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、微影技术日益精进半导体工艺持续成长　　半导体工业在光学微影技术的帮助下，长期形成持续且快速的成长态势，但光学微影在面对更精密的制程已开始出现应用瓶颈，尤其在小于0.1微米或更精密的制程，必须使用先进光学微影或非光学微影术予以克服…　　早期半导体工业在光学微影技术（OpTIcalLithography）支持下，不仅可以持续改善集成电路的元件特性，单一元件的集积度大幅提升，不仅使制造成本压低，也让产品的性能持续提升，但光学微影技术毕竟有其使用限制，尤其在面对更微小的线路制程需求时，就会有其使用瓶颈与限制产生，这时非光学微影术逐

2、渐受到重视，甚至成为半导体未来跳跃性发展的关键性技术。　　　　　　微影术为半导体产业发展基础　　微影术（Lithography）可以说是半导体产业的基础，集成电路、半导体之所以得以快速发展，芯片功能越来越多、单价却越来越便宜，说是归功于微影术的帮助可以说是一点都不为过，尤其是芯片的复杂规模已经自LSI（large-scaleintegratedcircuit，单一元件内达到1，000个以内的逻辑闸），扩展至VLSI（verylarge-scaleintegratedcircuit，单一元件内达到1万个以内的逻辑闸），甚至达

3、到集积100万个逻辑闸的ULSI（ultralargescaleintegratedcircuit，单一元件内达10万个以内的逻辑闸）的集积度水平，而在面对越来越多逻辑闸的集成需求，原有的制程技术已经受到极大挑战。　　集成电路IC制程的关键技术，即微影技术，也是半导体制作流程中最关键的核心技术，以存储器DRAM（DynamicRandomAccessMemory）集成电路元件为例，分析每个世代的DRAM产品大约仅能因应市场需求约2至3年，而每个晶粒（Die）的尺寸越小，代表着单一晶圆可以容纳的芯片（Die）数越多，为持续保

4、有市场竞争力，DRAM产业的Die单位面积则是以每年以25%~30%尺寸缩减速度进行，不仅芯片的体积逐年递减，单位晶圆可以切割的芯片数也正持续增加。　　从实际的产品检视发现，DRAM自256K进步到1MDRAM，光是设计规则就能缩小0.6~0.7倍水平，而这个进展趋势随着容量增加微缩体积比例也越来越大，但微缩比例也在64M、256MDRAM逐步出现微缩比例趋缓现象。　　　　集成电路持续挑战硅晶物理极限　　而终端元器件单位体积持续趋近物理极限后，芯片业者为了持续保有成本优势，随即往单片晶圆的面积扩大方面着手，透过单片晶圆面积

5、上的扩展，保有单批产量在Die数量上的成长极限。但利用单晶圆尺寸的扩张，也顶多仅能治标而无法治本，为了保有半导体产业持续成长的动力，半导体业者被迫需要投入更多资源，进行加速或升级现有微影技术的制作方案。　　在不同微影技术方中，其中光学微影术是最重要的项目，因为光学微影术的成本效益佳，也最适合集成于半导体的量产加工应用需求，光学微影术制程与设备相关进阶改良也持续进行，即使在其它新颖制程正积极被开发、集成下，先进光学微影技术仍会在半导体业界中维持其关键地位。目前光学微影在因应0.18微米制程需求仍算游刃有余，但若再持续微缩化发

6、展，光学微影技术也会有其应用极限。　　光学微影会跃升为半导体制程主流的原因在于，光学微影可应用于大量生产、制造，且有速度快、分辨率佳、成本低廉等优势，是其它微影或进阶微影制程所难以望其项背的。但在持续往高分辨率、高集积度的制造需求移动时，则必须考量其它非光学微影术才能达到的超高分辨率表现，例如电子束微影术（E-beamlithographysystem）、X光微影术（X-raylithographysystem；XRL）、离子投影术（IonBeamProjecTIonlithographysystem；IPL），与极短紫外

7、光微影术（EUVlithographysystem）等。　　　　电子束曝光技术　　电子束曝光技术可处理小于0.1微米分辨率的制作需求，早期受限于设备较昂贵、产量低等问题，使得电子束微影术无法如同光学步进机这样进行集成电路芯片的大量生产。　　电子束微影术通常被用在开发新世代产品用途，而电子束曝光技术不需光罩、可节省光罩成本优势，在0.18、0.15微米以下制程有其使用效益。此外，电子束曝光技术相较深紫外光微影术使用的相位转移光罩（phaseshiftmask；PSM）与光学近接效应的修正型光罩（OpTIcalproximit

8、ycorrecTIon；OPC），有制作困难度低、成本相对低廉等优势，电子束微影术已成为半导体制程进化的重要选项之一。　　但电子束曝光术仍有生产速度较慢的问题，目前电子束曝光术较广泛使用在新颖的研发元件生产应用上，例如针对Gate及contacthole的曝光处理等，未来若要真正在大量生产时导入电子束曝