EUV既複雜又昂貴,但EUV微影將在半導體製程微縮至最小節點上不可或缺,關鍵是採用這種技術的時間點。

開發極紫外光(EUV)微影的過程漫長且艱困,運用了廣泛的技術科目,投入整個半導體供應鏈的龐大人力與組織;在數十年的專注努力之後,今日該技術已經能被應用在生產環境。

但是就算某種技術可用,並不代表市場一定要採用;在EUV目前的發展階段,值得退一步思考──依據不斷增加的實際生產經驗──高階晶片製程接下來應該是什麼樣子,無論會不會有EUV的新圖形化(patterning)功能。

藉由對典型7奈米製程的了解所提供之比較點,我們的感覺是,EUV現在可減少約20%的光罩階層,因此縮減量產週期時間。雖然透過多重圖形策略,7奈米生產當然可能不需要用到EUV,但是這種方法現在來到了為整體生產流程添加周轉時間(turnaround-time)的程度,這可會因此影響半導體業者的敏捷性與產品上市時程,這些對於服務客戶的能力十分關鍵。

此外,與多重圖形策略相較,轉向較短EUV波長(13.5奈米vs. 193奈米)似乎也帶來了邊緣放置誤差(edge placement error)的降低,以及圖案缺陷(pattern fidelity)問題的改善;這兩種效果都能對現在與未來的元件性能與良率帶來好處。

更廣泛地說,由EUV所提供的簡化也為產品設計工程師減輕了負擔,這些人不必再擔心得繼續「壓榨」193奈米浸潤式微影技術,好支援三重或四重圖形技術的問題。

顯然,EUV代表了能解決許多當前晶片製造領域所面臨之挑戰的唯一可行方案,藉由克服這些在未來的製程節點只會不斷升高的挑戰,將有助於晶圓代工業者為已經對自己的問題(例如冗長的產品開發時程以及如今動輒上億美元的開發成本)焦頭爛額的客戶們減輕壓力。

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在最小的節點,EUV微影顯然在圖形化功能上超越利用氬氟(argon-fluoride,ARF)光源的微影。
(來源:ABI Research)

另一個比較點是從7奈米過渡到5奈米。近幾年,幾乎每一個新的製程演進都需要新的、更複雜的微影策略,才能讓193奈米浸潤式微影能再撐久一點;這都要歸功於成功實現此目標的研究人員與工程師們──他們的聰明才智、創造力以及勤奮,讓193奈米微影的使用壽命大幅超越預期,讓全世界的人類每天都能享受到其中好處。

但是要在可接受的時間表內維持這樣的進展,會是相當大的挑戰,而且需要我們的同業們每隔幾年就繼續挑戰,這對我們的產業來說並非長久之計。反之,採用EUV能大幅降低每一個新製程世代的重複工程,讓7奈米與5奈米製程(以及後繼節點)能共享設計規則;這種製程節點的「家族」方案,能大幅降低微縮時程,為市場更快帶來新的選擇與機會。

簡而言之,雖然在理論上晶片製造商可能不靠EUV繼續向前,但隨著時間繼續推進,這種強大且越來越耐用的技術更具吸引力,對於尖端半導體社群來說也越來越不可或缺。

儘管我們的產業規模如今變得更大,也變得比以往都更重要,得謹記EUV過渡的基本動力就是熟悉度。半導體製造的歷史是不斷的技術過渡──從鋁(AI)、銅(Cu)、多晶矽氮氧化矽(PSiON)、高介電金屬閘極(HKMG)到其他數十種。我們的前輩努力克服了這些艱困的挑戰,在風險與回報之間取得良好的平衡,我們則試圖在未來的許多年延續這種傳統。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: With EUV, Timing is Everything,by Yongjoo Jeon;本文作者具備超過20年半導體業界資歷,為三星電子晶圓代工業務的首席專家,負責先進製程節點的定義與推廣)