美國開發成功「0.7納米」晶元?這技術能取代EUV光刻機嗎?

2022年10月02日20:49:17 科學 1310

9月21日, 美國初創公司Zyvex Labs宣布,推出世界上最高解析度的光刻系統 -- ZyvexLitho1。該工具使用掃描隧道顯微來實現原子精度圖案化和亞納米解析度。

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其實這個技術原理很簡單,我們可以簡單的理解為在掃描隧道顯微鏡工作時,針尖電流通過Si-H表面,可以打斷Si-H鍵,從而選擇性的蝕刻掉Si-H表面的氫原子,獲得暴露的Si二聚體線條可以達到亞納米解析度(0.768納米--Si (100) 2×1-H二聚體行的寬度)。

因此,它實際上是一個直寫系統(也就是類似用一隻筆一筆一畫的寫字),而ASML的EUV光刻機是一個曝光光刻系統,類似於手機拍照。你說有可能用鋼筆代替手機攝像頭嗎?


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我們詳細看一下Zyvex的「直寫光刻機」的基本原理:如下圖左側示意圖,當掃描隧道顯微鏡工作在AP模式下(僅有隧穿電流)下,延Si (100) 2×1-H二聚體行的特定晶向掃描,實現選擇性的Si-H表面蝕刻。

Zyvex的「直寫光刻機」有兩種工作模式:

1,在AP模式下可以實現1px,也就是0.768納米解析度

2,對位對比,如果採用FE模式(場發射模式),掃描蝕刻解析度只能達到4px,也就是4納米解析度。


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我們從AP模式的參數表可以看到,其掃描速度是每秒20納米

我們看一下放大照片,這是Zyvex公司資料中給出的唯一一幅0.7納米解析度的5px*5px的正方形蝕刻圖案,這個正方形的尺寸大約是4納米*4納米。

根據AP模式的掃描速度來看,構建這樣一個圖案的掃描時間大約是1秒鐘

當然這種1秒鐘構建一個4納米的小方塊的「光刻速度」,顯然無法取代當前的曝光工藝的光刻機。

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不僅如此,Zyvex公司的「光刻機」只展示了0.7納米的線解析度,而並沒有展示構建任何0.7納米的半導體晶元的原型。

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所以,美國公司的0.7nm線解析度的「光刻機」不可能替代ASML的EUV光刻機

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實際上目前的邏輯晶元製程的命名,比如大家熟悉的7納米晶元、5納米晶元,只是廠商的宣傳名稱,並非指的實際物理尺寸。

比如5納米的邏輯晶元,其特徵尺寸金屬間距MP的實際物理尺寸是28納米,這是當前的NA0.33 EUV光刻機的工作範圍。

例如,ASML目前用於5納米和3納米邏輯晶元的EUV光刻機NX:3600的解析度是13納米。

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2納米邏輯晶元的金屬間距MP的實際物理尺寸是18納米,這就需要下一代NA0.55 EUV光刻機

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據悉,2023年,ASML就要交付給英特爾下一代高NA EUV光刻機了。而ASML也沒有閑著,目前正在積极參与研究下下一代超分辨光刻機技術,目前仍沒有明確的方向

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