格罗方德为下一代芯片制造准备 极紫外光刻工艺

去年的时候，从 AMD 剥离出来的芯片制造工厂格罗方德（GlobalFoundries）曾发表了一份声明，表示 AMD 锐龙（Ryzen）和 Epyc 处理器、以及各式各样 Radeon GPU，都是由其独家代工的。现在，随着 14nm LPP 工艺的成熟，格罗方德又将长远的目标放在了纽约北部的 Fab 8 制造工厂上。 根据该公司的路线图，7 纳米 Leading Performance 制程（7LP）会是格罗方德冲刺下一个极限的重心，最终有望在大规模半导体产品制造上使用极紫外光刻技术（EUV）。

格罗方德 Fab 8 工厂大门

尽管半导体行业畅想 EUV 技术很多年，但实际应用中的挑战让业界不得一次次推迟它的部署。

当前市面上仅有 ASML 一家公司在摸索中提供设备，因此其这项技术的命运取决于 ASML 能否克服跨紫外线和 X 射线界限时所带来的干扰。

与当前 193-mm 沉浸式光刻工具所使用的氩-氟化物准分子激光不同，极紫外扫描必须借助一种全新的方法，才能在硅片上运用下一代工艺所需的电磁能量。

ASML 极紫外光刻扫描机

据悉，格罗方德将对工厂内部进行重新分配，通过激光脉冲，将融化的锡液滴转化为高能等离子，产生的光波长仅为 13.5 纳米。

传统工艺使用玻璃制成的折射透镜，但它对光性能的影响很大。EUV 扫描仪必须引导这种宝贵的能量来源，让它通过反射镜、顺利地抵达晶圆片上 —— 而这需要在硬真空环境下实现。

即便如此，EUV 扫描仪的光效率还是相当低的。就算光源功率有 250W，最终留在晶圆片表面上的也只有 2% 左右。遗憾的是，直到去年年底，ASML 还没能越过 250W 的里程碑。

EUV 在大规模生产中所面临的一些挑战

EUV 工艺的另一大挑战，就是寻找合适的薄膜。这种透明的保护层，可防止生产过程中的碎片沉浸到掩具上，但当前仍是一项棘手的挑战。

即便在清洁的条件下，仍需给晶圆片罩上保护壳、以及保证 EUV 设备本身的真空环境。因为微小的碎片粒子仍可在 EUV 网状物上停留，若缺乏薄膜保护、碎片可能会残留在成品晶片上。

与其它 EUV 激光一样，薄膜会吸收掉部分光能，减少了最终抵达晶圆上的光量。当前的 EUV 薄膜材料，可将大约 78% 的能量从扫描仪传送到晶片上。

格罗方德的 EUV 战略

对于格罗方德来说，在大规模生产之前，其需要至少突破 88% 的传输效率。好消息是，格罗方德首席技术官 Tom Caulfield 对 EUV 的前景保持乐观。

他认为这项技术不会影响到 7-nm 芯片的生产，对一座每日不得停歇的工厂来说，在技术成熟之前，他们是不会贸然介入。

短期内，EUV 不会但当芯片制造的主角。在格罗方德的 7-nm 工艺中，EUV 只会用到两个地方 —— 芯片的触点（contacts）和通路（vias）。