Детально о внедрении 7-нм техпроцесса

На этой неделе прошёл очередной симпозиум Industry Strategy Symposium, на котором специалисты, представители компаний и аналитики обсудили, в том числе, перспективы использования EUV-проекции с длиной волны 13,5 нм. Компания ASML, как мы сообщили вчера, поставила в 2017 году 10 сканеров с 250-Вт источниками излучения, что позволяет в час обрабатывать 125 кремниевых пластин типоразмера 300 мм. В 2018 году ASML отгрузит от 20 до 22 сканеров EUV. В период с 2019 по 2020 годы включительно, считают аналитики IC Knowledge, будет поставлено ещё порядка 70 сканеров EUV. На этом временном отрезке проекция EUV будет служить в качестве альтернативы DUV-проекции (оптической), что не даст уменьшить масштаб техпроцесса, но позволит сократить производственные циклы.

По словам специалистов, переход на EUV-проекцию почти не даст прямой экономии средств на производство (по крайней мере, на первом этапе), но принесёт с собой массу других бонусов. Это и экономия ресурсов, и уменьшение числа фотомасок, и сопутствующее снижение ошибок и дефектов, и многое другое.

Проекция с использованием диапазона EUV уже испытана для выпуска 7-нм продукции. Испытания проходила не только система проецирования, включая источник излучения, но также фоторезист и защитные плёнки, спасающие материал подложки от разрушения жёстким излучением. Разработанный производителями фотрезист в целом удовлетворяет условиям, необходимым для выпуска 7-нм продукции, но не спасает от появления массы дефектов в случае проекции с нормами 5 нм. По словам аналитиков, у разработчиков ещё есть от 12 до 18 месяцев, чтобы разработать состав фоторезиста для использования в случае 5-нм техпроцесса. Компания TSMC, например, планирует начать опытное производство с 5-нм нормами в конце 2019 года и она не сможет обойтись без улучшенного фоторезиста. Кстати, расход фоторезиста окажется больше расчётного: 30 мл/см2 вместо ожидаемого расхода 20 мл/см2 (это к вопросу себестоимости).

Как сказано выше, в актуальных EUV-сканерах ASML используются источники излучения мощностью 250 Вт. Без повышения мощности излучения компания планирует увеличить производительность сканеров с 125 пластин в час до 145 пластин в час и, к 2020 году, до 155 пластин в час. В дальнейшем мощность источника излучения придётся повышать, и сейчас в лабораториях ASML проходят испытания 375-Вт источники излучения, которые, в свою очередь, потребуют новых защитных плёнок с прозрачностью не менее 90 %. Пока же ASML создаёт защитные плёнки с прозрачностью 83 %, чего не достаточно для использования в 7-нм техпроцессе с 250-Вт источником.

Этот вопрос тоже требует доработки и достаточно быстрой, поскольку компания Samsung рассчитывает начать использовать EUV-оборудование для выпуска 7-нм изделий уже во второй половине текущего года. Компания TSMC будет готова к этому шагу в середине следующего года, а компания GlobalFoundries — ближе к концу 2019 года. Обе компании начнут внедрять EUV-оборудование для выпуска второго поколения 7-нм продуктов. Обе они планируют использовать EUV-сканеры для нижних слоёв металлизации (для изготовления сквозных соединений и контактов). Переход на EUV в данном случае позволит сократить число шагов (проекцию) с 15 для DUV до 5 для EUV. Поскольку снижения масштаба производства в данном случае не потребуется, защитная плёнка от EUV-излучения (которой с нужными свойствами пока нет) будет не нужна.

В случае использования защитной плёнки для подложки, если таковая будет вовремя разработана, GlobalFoundries, TSMC и Samsung могут попытаться использовать EUV-сканеры для изготовления первого металлического слоя под кристаллом в 7-нм техпроцессе. В таком случае число фотошаблонов и циклов может быть снижено с 23 оптических до 9 EUV. Компания Intel, как утверждают аналитики, для выпуска решений с такой же плотностью элементов использует оптические DUV-сканеры в 10-нм фирменном техпроцессе. Переход на частичную EUV-проекцию Intel может осуществить в 2019 году для техпроцесса 10+ (нм).

Сравнение размера элементов в разных техпроцессах и задействованное для их создания оборудование

Для 5-нм техпроцесса компании Samsung и TSMC могут попытаться использовать EUV-проекцию для изготовления нижнего металлического слоя в составе кристалла (1D metal layers). Тогда при производстве вертикальных затворов (рёбер FinFET) число шагов при проекции снизится с пяти до одного. Но для этого ещё необходимо создать новый фотрезист. Но несмотря на все трудности, EUV-проекция проникает в массовое производство. Ожидается, что в 2019 году с помощью EUV-сканеров будет обработано около 1 млн пластин, а в 2021 году это число возрастёт до 3,4 млн штук.

Нравится2
Комментарии (2)
B
i
u
Спойлер