Výskumníci z Johns Hopkins University odhalili nový prístup k výrobe čipov, ktorý využíva lasery s vlnovou dĺžkou 6,5nm až 6,7nm -, tiež známe ako mäkké röntgenové lúče -, ktoré by mohli zvýšiť rozlíšenie litografických nástrojov na 5nm a nižšie, uvádza Cosmos s odvolaním sa na článok publikovaný v Nature.
Vedci nazývajú svoju metódu „za{0}}EUV“ -, čo naznačuje, že ich technológia by mohla nahradiť priemyselnú-štandardnú litografiu EUV -, no výskumníci pripúšťajú, že v súčasnosti sú roky ďaleko od vytvorenia čo i len experimentálneho nástroja B-EUV.
Mäkké röntgenové-lúče môžu ohroziť Hyper-NA. Na papieri
Najpokročilejšie čipy sú v súčasnosti vyrábané pomocou EUV litografie, ktorá pracuje pri vlnovej dĺžke 13,5 nm a dokáže produkovať prvky s veľkosťou až 13nm (nízka-NA EUV 0,33 numerickej apertúry), 8nm (vysoká-NA EUV 0,55 NA) alebo dokonca 5nm EUV{4n{101} 0,7 – 0,75 NA) za cenu extrémnej zložitosti litografických systémov, ktoré majú veľmi pokročilú optiku, ktorá stojí stovky miliónov dolárov.
Použitím kratšej vlnovej dĺžky môžu výskumníci z Johns Hopkins University dosiahnuť zvýšenie vnútorného rozlíšenia aj pri šošovkách so strednou NA. S B-EUV však čelia mnohým výzvam.
Po prvé, svetelné zdroje B‑EUV ešte nie sú pripravené. Rôzni výskumníci vyskúšali viacero metód generovania žiarenia s vlnovou dĺžkou 6,7 nm (napr. plazma-produkovaná gadolíniovým laserom), ale neexistuje žiadny štandardný-odvetvový prístup. Po druhé, tieto kratšie vlnové dĺžky - kvôli ich vysokej energii fotónov - zle interagujú s tradičnými fotorezistovými materiálmi používanými pri výrobe čipov. Po tretie, pretože svetlo s vlnovou dĺžkou 6,5 až 6,7 nm je absorbované a nie odrazené takmer všetkým, viacvrstvové{12}}zrkadlá s povlakom pre tento typ žiarenia sa predtým nevyrábali.
|
Typ litografie |
Vlnová dĺžka |
Dosiahnuteľné rozlíšenie |
Fotónová energia |
Numerická clona (NA) |
Poznámky |
|
g-riadok (Pre-DUV) |
436 nm |
500 nm |
2,84 eV |
0.3 |
Používa ortuťové výbojky; staršie uzly; nízke rozlíšenie. |
|
i-riadok (Pre-DUV) |
365 nm |
350 nm |
3,40 eV |
0.3 |
Používa sa pre skoré CMOS. |
|
KrF DUV |
248 nm |
90 nm |
5,00 eV |
0.7 - 1.0 |
Používa sa od ~130 nm do 90 nm; zdroj excimerového lasera; stále používané v backendových vrstvách. |
|
ArF DUV |
193 nm |
65 nm (suché) - 45 nm (ponorenie + multipatterning) |
6,42 eV |
Až 1,35 (ponorenie) |
Najpokročilejšie DUV; je stále nevyhnutná v uzloch s viacerými vzormi 7 nm – 5 nm; používa sa pre mnoho vrstiev v 2nm uzloch. |
|
EUV |
13,5 nm |
13 nm (natívne), 8 nm (multi-vzorovanie) |
92 eV |
0.33 |
V objemovej výrobe pre 5nm - 2nm uzly. Bude sa používať v nasledujúcich rokoch. |
|
Vysoká-NA EUV |
13,5 nm |
8 nm (natívne), 5 nm (rozšírené) |
92 eV |
0.55 |
Prvé nástroje: ASML EXE:5200B; ciele nad 2 nm -triedy uzlov; menšia veľkosť poľa, vyššie náklady. |
|
Hyper{0}}NA EUV (budúcnosť) |
13,5 nm |
4 nm alebo lepšie (teoreticky) |
92 eV |
0,75 alebo viac |
Budúce technológie; vyžaduje exotické zrkadlá a mimoriadne{0}}vysoko presné inžinierstvo. |
|
Mäkký röntgen-/B-EUV |
6,5 nm - 6.7 nm |
menej ako 5 nm (teoreticky) |
185-190 eV |
0.3 - 0.5 (očakávané) |
Experimentálne; fotóny s vysokou{0}}energiou; testujeme nové kovové-organické odolné chemické látky. |
Nakoniec, tieto litografické nástroje musia byť navrhnuté od začiatku av súčasnosti neexistuje žiadny ekosystém, ktorý by podporoval návrhy komponentmi a spotrebným materiálom. Stručne povedané, zostavenie B-EUV stroja (alebo Soft X-ray zariadenia?) vyžaduje prelomové riešenia v oblasti svetelných zdrojov, projekčných zrkadiel, odolných materiálov a dokonca aj spotrebného materiálu, ako sú pelikuly alebo fotomasky.
Riešenie problémov jeden po druhom
Výskumníci z Univerzity Johnsa Hopkinsa pod vedením profesora Michaela Tsapatsisa skúmali, ako môžu určité kovy zlepšiť interakciu medzi B-EUV svetlom (vlnová dĺžka približne 6 nm) a odolávať materiálom používaným pri výrobe čipov (tj nefungovali pri iných problémoch spojených s mäkkým röntgenovým žiarením).
Tím zistil, že kovy ako zinok sú schopné absorbovať B-EUV svetlo a emitovať elektróny, ktoré potom spúšťajú chemické reakcie v organických zlúčeninách nazývaných imidazoly. Tieto reakcie umožňujú leptať veľmi jemné vzory na polovodičové doštičky.
Je zaujímavé, že zatiaľ čo zinok funguje slabo pri tradičnom 13,5nm EUV svetle, stáva sa vysoko účinným pri kratších vlnových dĺžkach, čo zdôrazňuje, aké dôležité je zladiť materiál so správnou vlnovou dĺžkou.
Na aplikáciu týchto kovovo-organických zlúčenín na kremíkové doštičky vedci vyvinuli techniku nazývanú chemická kvapalinová depozícia (CLD). Táto metóda vytvára tenké, zrkadlové{1}}vrstvy materiálu nazývaného aZIF (amorfné zeolitické imidazolátové štruktúry), ktoré rastú rýchlosťou 1 nm za sekundu. CLD tiež umožňuje rýchle testovanie rôznych kombinácií kov-imidazol, čo uľahčuje objavenie najlepších párov pre rôzne litografické vlnové dĺžky. Zatiaľ čo zinok je vhodný pre B-EUV, tím poznamenal, že iné kovy môžu fungovať lepšie pri rôznych vlnových dĺžkach, čo ponúka flexibilitu pre budúce technológie výroby čipov.
Tento prístup dáva výrobcom súbor nástrojov s najmenej 10 kovovými prvkami a stovkami organických ligandov na vytvorenie vlastných odolných materiálov prispôsobených špecifickým litografickým platformám, uviedli výskumníci.
Zhrnutie
Hoci výskumníci nevyriešili celý rad B-EUV výziev (napr. zdroj napájania, masky), podarilo sa im vyriešiť jednu z najdôležitejších prekážok: nájsť odolné materiály, ktoré dokážu pracovať so svetlom s vlnovou dĺžkou 6nm. Vytvorili proces CLD na nanášanie tenkých rovnomerných filmov amorfných zeolitických imidazolátových štruktúr (aZIF) na kremíkové doštičky. Experimentálne ukázali, že určité kovy (napríklad zinok) môžu absorbovať mäkké röntgenové- svetlo a emitovať elektróny, ktoré spúšťajú chemické reakcie v odporoch na báze imidazolu-.
S B-EUV je potrebné vyriešiť množstvo výziev a táto technológia nemá jasnú cestu na masový trh. Proces CLD sa však dá použiť pomerne široko, v polovodičových aj nepolovodičových aplikáciách.
SledujteTom's Hardware v službe Google News, alebopridajte nás ako preferovaný zdroj, aby ste dostali naše{0}}aktuálne{1}}novinky, analýzy a recenzie do vašich informačných kanálov. Nezabudnite kliknúť na tlačidlo Sledovať!
