微影技術日益精進 半導體工藝持續(xù)成長.doc

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1、微影技術日益精進半導體工藝持續(xù)成長　　半導體工業(yè)在光學微影技術的幫助下，長期形成持續(xù)且快速的成長態(tài)勢，但光學微影在面對更精密的制程已開始出現(xiàn)應用瓶頸，尤其在小于0.1微米或更精密的制程，必須使用先進光學微影或非光學微影術予以克服…　　早期半導體工業(yè)在光學微影技術（OpTIcalLithography）支持下，不僅可以持續(xù)改善集成電路的元件特性，單一元件的集積度大幅提升，不僅使制造成本壓低，也讓產品的性能持續(xù)提升，但光學微影技術畢竟有其使用限制，尤其在面對更微小的線路制程需求時，就會有其使用瓶頸與限制產生，這時非光學微影術逐

2、漸受到重視，甚至成為半導體未來跳躍性發(fā)展的關鍵性技術?！　　　　　∥⒂靶g為半導體產業(yè)發(fā)展基礎　　微影術（Lithography）可以說是半導體產業(yè)的基礎，集成電路、半導體之所以得以快速發(fā)展，芯片功能越來越多、單價卻越來越便宜，說是歸功于微影術的幫助可以說是一點都不為過，尤其是芯片的復雜規(guī)模已經自LSI（large-scaleintegratedcircuit，單一元件內達到1，000個以內的邏輯閘），擴展至VLSI（verylarge-scaleintegratedcircuit，單一元件內達到1萬個以內的邏輯閘），甚至達

3、到集積100萬個邏輯閘的ULSI（ultralargescaleintegratedcircuit，單一元件內達10萬個以內的邏輯閘）的集積度水平，而在面對越來越多邏輯閘的集成需求，原有的制程技術已經受到極大挑戰(zhàn)?！　〖呻娐稩C制程的關鍵技術，即微影技術，也是半導體制作流程中最關鍵的核心技術，以存儲器DRAM（DynamicRandomAccessMemory）集成電路元件為例，分析每個世代的DRAM產品大約僅能因應市場需求約2至3年，而每個晶粒（Die）的尺寸越小，代表著單一晶圓可以容納的芯片（Die）數(shù)越多，為持續(xù)保

4、有市場競爭力，DRAM產業(yè)的Die單位面積則是以每年以25%~30%尺寸縮減速度進行，不僅芯片的體積逐年遞減，單位晶圓可以切割的芯片數(shù)也正持續(xù)增加?！　膶嶋H的產品檢視發(fā)現(xiàn)，DRAM自256K進步到1MDRAM，光是設計規(guī)則就能縮小0.6~0.7倍水平，而這個進展趨勢隨著容量增加微縮體積比例也越來越大，但微縮比例也在64M、256MDRAM逐步出現(xiàn)微縮比例趨緩現(xiàn)象?！　　　〖呻娐烦掷m(xù)挑戰(zhàn)硅晶物理極限　　而終端元器件單位體積持續(xù)趨近物理極限后，芯片業(yè)者為了持續(xù)保有成本優(yōu)勢，隨即往單片晶圓的面積擴大方面著手，透過單片晶圓面積

5、上的擴展，保有單批產量在Die數(shù)量上的成長極限。但利用單晶圓尺寸的擴張，也頂多僅能治標而無法治本，為了保有半導體產業(yè)持續(xù)成長的動力，半導體業(yè)者被迫需要投入更多資源，進行加速或升級現(xiàn)有微影技術的制作方案?！　≡诓煌⒂凹夹g方中，其中光學微影術是最重要的項目，因為光學微影術的成本效益佳，也最適合集成于半導體的量產加工應用需求，光學微影術制程與設備相關進階改良也持續(xù)進行，即使在其它新穎制程正積極被開發(fā)、集成下，先進光學微影技術仍會在半導體業(yè)界中維持其關鍵地位。目前光學微影在因應0.18微米制程需求仍算游刃有余，但若再持續(xù)微縮化發(fā)

6、展，光學微影技術也會有其應用極限。　　光學微影會躍升為半導體制程主流的原因在于，光學微影可應用于大量生產、制造，且有速度快、分辨率佳、成本低廉等優(yōu)勢，是其它微影或進階微影制程所難以望其項背的。但在持續(xù)往高分辨率、高集積度的制造需求移動時，則必須考量其它非光學微影術才能達到的超高分辨率表現(xiàn)，例如電子束微影術（E-beamlithographysystem）、X光微影術（X-raylithographysystem；XRL）、離子投影術（IonBeamProjecTIonlithographysystem；IPL），與極短紫外

7、光微影術（EUVlithographysystem）等?！　　　‰娮邮毓饧夹g　　電子束曝光技術可處理小于0.1微米分辨率的制作需求，早期受限于設備較昂貴、產量低等問題，使得電子束微影術無法如同光學步進機這樣進行集成電路芯片的大量生產?！　‰娮邮⒂靶g通常被用在開發(fā)新世代產品用途，而電子束曝光技術不需光罩、可節(jié)省光罩成本優(yōu)勢，在0.18、0.15微米以下制程有其使用效益。此外，電子束曝光技術相較深紫外光微影術使用的相位轉移光罩（phaseshiftmask；PSM）與光學近接效應的修正型光罩（OpTIcalproximit

8、ycorrecTIon；OPC），有制作困難度低、成本相對低廉等優(yōu)勢，電子束微影術已成為半導體制程進化的重要選項之一?！　〉娮邮毓庑g仍有生產速度較慢的問題，目前電子束曝光術較廣泛使用在新穎的研發(fā)元件生產應用上，例如針對Gate及contacthole的曝光處理等，未來若要真正在大量生產時導入電子束曝