江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

万象经验制造芯片的极紫外光刻机为什么这么厉害？它是什么原理


近半个世纪以来 ， 硅一直是世界科技繁荣的核心 ， 芯片制造商几乎都在压榨它的生命 。 传统上用于制造芯片的技术在2005年左右达到了极限 。 那时 ， 芯片制造商将不得不寻求其他技术 ， 将更多的晶体管塞到硅上 ， 从而制造出更强大的芯片 。
万象经验制造芯片的极紫外光刻机为什么这么厉害？它是什么原理
本文插图
将晶体管封装到芯片上的传统工艺被称为“深紫外光刻”(DUV) ， 这是一种类似摄影技术的技术 ， 通过透镜聚焦光线 ， 在硅晶片上刻出电路图案 。 由于受到物理定律的影响 ， 这种技术可能很快就会出现问题 。 利用极紫外线(EUV)光在硅晶片上雕刻 ， 将使芯片的速度比快100倍 ， 并使存储器芯片具有类似的存储容量增长 。 芯片制造
光刻与摄影相似 ， 它利用光将图像转移到基板上 。 就照相机而言 ， 它的基板是胶卷 ， 而硅是用于芯片制造的传统基板 。 掩模就像电路图案的模板 ， 为了在芯片上创建集成电路设计 ， 光被定向到一个掩模上 。 光线穿过掩模 ， 然后通过一系列光学透镜将图像缩小 ， 这个小图像被投射到硅或半导体晶片上 。
晶圆上覆盖着一种叫做光刻胶的感光液体塑料 。 掩模被放置在晶圆上 ， 当光线穿过掩模照射到硅片上时 ， 它会使没有被掩模覆盖的光刻胶变硬 。 不暴露在光下的光刻胶仍然有点粘糊糊 ， 并且会被化学清洗掉 ， 只剩下硬化的光刻胶和暴露在外的硅片 。
万象经验制造芯片的极紫外光刻机为什么这么厉害？它是什么原理
本文插图
【万象经验制造芯片的极紫外光刻机为什么这么厉害？它是什么原理】
制造更强大的芯片的关键是光的波长大小 。 波长越短 ， 可以蚀刻到硅片上的晶体管就越多 。 更多的晶体管等于一个更强大、更快的微处理器 。 在2001年 ， 深紫外光刻使用的波长为240纳米 。 随着芯片制造商将波长减少到100纳米 ， 他们将需要一种新的芯片制造技术 。 使用深紫外光蚀刻技术的问题是 ， 当光的波长变小时 ， 光会被用于聚焦的玻璃透镜吸收 。 结果是光线无法到达硅片上 ， 因此晶圆上没有产生电路图案 。 这个时候 ， 极紫外光刻技术就登场了 。 极紫外光刻原理
从2001年起 ， 用深紫外光刻技术制造的芯片使用的是248纳米的光 ， 也有一些制造商使用193纳米光 。 有了极紫外光刻技术 ， 芯片将用13纳米的光制造 。 基于波长越小成像效果越好的定律 ， 13纳米光将提高投射到硅片上的图案质量 ， 从而提高芯片的速度 。
但整个过程必须在真空中进行 ， 因为这些光的波长很短 ， 连空气都会吸收它们 。 此外 ， EUVL使用了涂有多层钼和硅的凹面和凸面镜 ， 这种涂层可以在13.4纳米的波长下反射近70%的EUV光 。 如果没有涂层 ， 光线在到达晶圆片之前就会被完全吸收 。 镜子的表面必须近乎完美 ， 即使是涂层上的微小缺陷也会破坏光学器件的形状 ， 扭曲印刷电路的图形 ， 从而导致芯片功能上的问题 。
万象经验制造芯片的极紫外光刻机为什么这么厉害？它是什么原理
本文插图
目前 ， 最先进的光刻机是极紫外光刻机 ， 它已经制造了数十亿颗7nm芯片了 。 甚至有芯片制造商声称 ， 用极紫外光刻技术生产的5nm芯片的不良率比7nm芯片更低 。


    推荐阅读


    上一篇：传说中的白开水|重塑教研文化，让教师专业协同发展落地生根

    下一篇：北京大学|高一学生保送北大图灵班还上了热搜 说起编程总面带微笑：“算法很优美”