微影技術(shù)日益精進(jìn) 半導(dǎo)體工藝持續(xù)成長.doc

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1、微影技術(shù)日益精進(jìn)半導(dǎo)體工藝持續(xù)成長　　半導(dǎo)體工業(yè)在光學(xué)微影技術(shù)的幫助下，長期形成持續(xù)且快速的成長態(tài)勢，但光學(xué)微影在面對(duì)更精密的制程已開始出現(xiàn)應(yīng)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(jìn)光學(xué)微影或非光學(xué)微影術(shù)予以克服…　　早期半導(dǎo)體工業(yè)在光學(xué)微影技術(shù)（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(chǎn)品的性能持續(xù)提升，但光學(xué)微影技術(shù)畢竟有其使用限制，尤其在面對(duì)更微小的線路制程需求時(shí)，就會(huì)有其使用瓶頸與限制產(chǎn)生，這時(shí)非光學(xué)微影術(shù)逐

2、漸受到重視，甚至成為半導(dǎo)體未來跳躍性發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)?！　　　　　∥⒂靶g(shù)為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)　　微影術(shù)（Lithography）可以說是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，集成電路、半導(dǎo)體之所以得以快速發(fā)展，芯片功能越來越多、單價(jià)卻越來越便宜，說是歸功于微影術(shù)的幫助可以說是一點(diǎn)都不為過，尤其是芯片的復(fù)雜規(guī)模已經(jīng)自LSI（large-scaleintegratedcircuit，單一元件內(nèi)達(dá)到1，000個(gè)以內(nèi)的邏輯閘），擴(kuò)展至VLSI（verylarge-scaleintegratedcircuit，單一元件內(nèi)達(dá)到1萬個(gè)以內(nèi)的邏輯閘），甚至達(dá)

3、到集積100萬個(gè)邏輯閘的ULSI（ultralargescaleintegratedcircuit，單一元件內(nèi)達(dá)10萬個(gè)以內(nèi)的邏輯閘）的集積度水平，而在面對(duì)越來越多邏輯閘的集成需求，原有的制程技術(shù)已經(jīng)受到極大挑戰(zhàn)?！　〖呻娐稩C制程的關(guān)鍵技術(shù)，即微影技術(shù)，也是半導(dǎo)體制作流程中最關(guān)鍵的核心技術(shù)，以存儲(chǔ)器DRAM（DynamicRandomAccessMemory）集成電路元件為例，分析每個(gè)世代的DRAM產(chǎn)品大約僅能因應(yīng)市場需求約2至3年，而每個(gè)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(chǎn)業(yè)的Die單位面積則是以每年以25%~30%尺寸縮減速度進(jìn)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?shí)際的產(chǎn)品檢視發(fā)現(xiàn)，DRAM自256K進(jìn)步到1MDRAM，光是設(shè)計(jì)規(guī)則就能縮小0.6~0.7倍水平，而這個(gè)進(jìn)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。　　　　集成電路持續(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(kuò)大方面著手，透過單片晶圓面積

5、上的擴(kuò)展，保有單批產(chǎn)量在Die數(shù)量上的成長極限。但利用單晶圓尺寸的擴(kuò)張，也頂多僅能治標(biāo)而無法治本，為了保有半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)持續(xù)成長的動(dòng)力，半導(dǎo)體業(yè)者被迫需要投入更多資源，進(jìn)行加速或升級(jí)現(xiàn)有微影技術(shù)的制作方案?！　≡诓煌⒂凹夹g(shù)方中，其中光學(xué)微影術(shù)是最重要的項(xiàng)目，因?yàn)楣鈱W(xué)微影術(shù)的成本效益佳，也最適合集成于半導(dǎo)體的量產(chǎn)加工應(yīng)用需求，光學(xué)微影術(shù)制程與設(shè)備相關(guān)進(jìn)階改良也持續(xù)進(jìn)行，即使在其它新穎制程正積極被開發(fā)、集成下，先進(jìn)光學(xué)微影技術(shù)仍會(huì)在半導(dǎo)體業(yè)界中維持其關(guān)鍵地位。目前光學(xué)微影在因應(yīng)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(xué)微影技術(shù)也會(huì)有其應(yīng)用極限。　　光學(xué)微影會(huì)躍升為半導(dǎo)體制程主流的原因在于，光學(xué)微影可應(yīng)用于大量生產(chǎn)、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(jìn)階微影制程所難以望其項(xiàng)背的。但在持續(xù)往高分辨率、高集積度的制造需求移動(dòng)時(shí)，則必須考量其它非光學(xué)微影術(shù)才能達(dá)到的超高分辨率表現(xiàn)，例如電子束微影術(shù)（E-beamlithographysystem）、X光微影術(shù)（X-raylithographysystem；XRL）、離子投影術(shù)（IonBeamProjecTIonlithographysystem；IPL），與極短紫外

7、光微影術(shù)（EUVlithographysystem）等?！　　　‰娮邮毓饧夹g(shù)　　電子束曝光技術(shù)可處理小于0.1微米分辨率的制作需求，早期受限于設(shè)備較昂貴、產(chǎn)量低等問題，使得電子束微影術(shù)無法如同光學(xué)步進(jìn)機(jī)這樣進(jìn)行集成電路芯片的大量生產(chǎn)?！　‰娮邮⒂靶g(shù)通常被用在開發(fā)新世代產(chǎn)品用途，而電子束曝光技術(shù)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(shù)相較深紫外光微影術(shù)使用的相位轉(zhuǎn)移光罩（phaseshiftmask；PSM）與光學(xué)近接效應(yīng)的修正型光罩（OpTIcalproximit

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