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微影技术推动半导体工业飞跃性成长

2019-10-10 09:15:44 | 来源: 食材

半导体工业在光学微影技术的帮助下,长期形成持续且快速的成长态势,但光学微影在面对更精密的制程已开始出现应用瓶颈,尤其在小于0.1微米或更精密的制程,必须使用先进光学微影或非光学微影术予以克服

早期半导体工业在光学微影技术(Optical Lithography)支持下,不仅可以持续改善的元件特性,单一元件的集积度大幅提升,不仅使制造成本压低,也让产品的性能持续提升,但光学微影技术毕竟有其使用限制,尤其在面对更微小的线路制程需求时,就会有其使用瓶颈与限制产生,这时非光学微影术逐渐受到重视,甚至成为半导体未来跳跃性发展的关键性技术。

微影术为半导体产业发展基础

微影术(Lithography)可以说是半导体产业的基础,集成电路、半导体之所以得以快速发展,芯片功能越来越多、单价却越来越便宜,说是归功于微影术的帮助可以说是一点都不为过,尤其是芯片的复杂规模已经自LSI(large-scale integrated circuit,单一元件内达到1,000个以内的逻辑闸),扩展至VLSI(very large-scale integrated circuit,单一元件内达到1万个以内的逻辑闸),甚至达到集积100万个逻辑闸的ULSI(ultra large scale integrated circuit,单一元件内达10万个以内的逻辑闸)的集积度水平,而在面对越来越多逻辑闸的集成需求,原有的制程技术已经受到极大挑战。

集成电路IC制程的关键技术,即微影技术,也是半导体制作流程中最关键的核心技术,以存储器DRAM(Dynamic Random Access Memory)集成电路元件为例,分析每个世代的DRAM产品大约仅能因应市场需求约2至 年,而每个晶粒(Die)的尺寸越小,代表着单一晶圆可以容纳的芯片(Die)数越多,为持续保有市场竞争力,DRAM产业的Die单位面积则是以每年以25%~ 0%尺寸缩减速度进行,不仅芯片的体积逐年递减,单位晶圆可以切割的芯片数也正持续增加。

从实际的产品检视发现,DRAM自256K进步到1M DRAM,光是设计规则就能缩小0.6~0.7倍水平,而这个进展趋势随着容量增加微缩体积比例也越来越大,但微缩比例也在64M、256M DRAM逐步出现微缩比例趋缓现象。

    

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