該晶圓在原型設(shè)備上使用 極紫外光刻技術(shù)(EUVL)。查看更多 電腦硬件圖片.

　　照片由桑迪亞國家實驗室提供近半個世紀(jì)以來，硅一直是世界技術(shù)繁榮的核心，但 微處理器 制造商幾乎已經(jīng)從中擠出了生命。目前用于制造微處理器的技術(shù)將在2005年左右開始達到極限。屆時，芯片制造商將不得不尋求其他技術(shù)來填充更多。 晶體管 在硅上制造更強大的芯片。許多人已經(jīng)在關(guān)注 極紫外光刻 (EUVL)作為延長硅壽命至少到十年末的一種方式。

　　用于將越來越多的晶體管封裝到芯片上的當(dāng)前過程稱為 深紫外光刻，這是一種類似攝影的技術(shù)，通過鏡頭聚焦光線以在硅晶圓上雕刻電路圖案。制造商擔(dān)心，隨著物理定律的干預(yù)，這種技術(shù)可能很快就會出現(xiàn)問題。

　　用 極紫外線 (EUV)光在硅晶圓中雕刻晶體管將導(dǎo)致微處理器比當(dāng)今最強大的芯片快100倍，以及存儲容量具有類似增加的存儲芯片。在本文中，您將了解當(dāng)前用于制造芯片的光刻技術(shù)，以及EUVL如何從2007年左右開始將更多的晶體管擠壓到芯片上。

　　制造芯片

　　在您了解 EUV 光刻技術(shù)將如何徹底改變 微處理器，您應(yīng)該首先了解當(dāng)前的制造工藝。微處理器，也稱為計算機芯片，是使用稱為 光刻.具體說來 深紫外光刻 用于制造當(dāng)前種類的微芯片，并且很可能用于制造您內(nèi)部的芯片 計算機.

　　光刻類似于攝影，因為它使用光將圖像傳輸?shù)交迳?。?照相機，基板是 影片.硅是芯片制造中使用的傳統(tǒng)基板。為了創(chuàng)建微處理器上的集成電路設(shè)計，光線被引導(dǎo)到一個 面具.掩碼就像電路圖案的模板。光線穿過掩模，然后通過一系列縮小圖像的光學(xué)透鏡照射。然后將該小圖像投影到硅或半導(dǎo)體晶圓上。

　　晶圓上覆蓋著一種光敏液體塑料，稱為 光刻 膠.掩模放置在晶圓上，當(dāng)光線穿過掩模并照射到硅晶圓上時，它會硬化未被掩模覆蓋的光刻膠。不暴露在光線下的光刻膠仍然有些粘稠并被化學(xué)沖走，只留下硬化的光刻膠和暴露的硅片。

　　創(chuàng)建更強大的微處理器的關(guān)鍵是 光的波長.波長越短，可以在硅晶圓上蝕刻的晶體管就越多。更多的晶體管等于更強大、更快的微處理器。這就是英特爾 奔騰 4 處理器擁有4200萬個晶體管，比 奔騰 3，其中有2800萬個晶體管。

　　截至2001年，深紫外光刻使用240納米的波長。納米是十億分之一米。隨著芯片制造商降低到100納米波長，他們將需要一種新的芯片制造技術(shù)。使用深紫外光刻帶來的問題是，隨著光的波長變小，光會被旨在聚焦它的玻璃透鏡吸收。結(jié)果是光不能到達硅上，因此不會在晶圓上產(chǎn)生電路圖案。

　　這就是EUVL將接管的地方。在EUVL中，玻璃鏡片將被替換為 鏡子 聚焦光線。在下一節(jié)中，您將了解如何使用 EUVL 生產(chǎn)比 2001 年制造的最強大的芯片至少五倍的芯片。

　　摩爾定律

　　工程師使用 EUVL 檢查從原型機上新打印的晶圓。

　　照片由桑迪亞國家實驗室提供每年，制造商都會推出下一個偉大的計算機芯片，以提高計算能力并允許我們的 個人電腦 比我們十年前想象的要多。 英特爾 創(chuàng)始人 戈登·摩爾 35年前就預(yù)測了這種技術(shù)現(xiàn)象，當(dāng)時他說微處理器上的晶體管數(shù)量每18個月就會翻一番。這被稱為 摩爾定律.

　　業(yè)內(nèi)專家認為，深紫外光刻將在2004年和2005年左右達到極限，這意味著如果沒有新的芯片制造技術(shù)，摩爾定律也將走到盡頭。但是，一旦深紫外達到天花板，我們將看到芯片制造商轉(zhuǎn)向新的光刻工藝，使他們能夠在2007年之前生產(chǎn)出業(yè)界第一個10千兆赫(GHz)微處理器。相比之下，最快的英特爾奔騰 4 處理器(截至 2001 年 5 月)是 2.4 GHz。 EUVL 可能會將摩爾定律再延長 10 年。

　　“EUV光刻技術(shù)使我們能夠制造出特征尺寸足夠小的芯片，以支持10 GHz時鐘速度。它不一定能實現(xiàn)它，“EUV光刻項目經(jīng)理Don Sweeney在 勞倫斯利弗莫爾國家實驗室 (LLNL)說?！拔覀冃枰龅牡谝患率菍⒓呻娐房s小到30納米，而EUV光刻技術(shù)顯然可以做到這一點。 相比之下，深紫外光刻可以創(chuàng)建的最小電路是100納米。

　　2001年4月， EUV有限責(zé)任公司 (EUV LLC)推出了第一臺全尺寸原型EUV光刻機。EUV LLC是一個由一些世界領(lǐng)先的芯片制造商和美國能源部三個研究實驗室組成的財團。成員包括英特爾，AMD，IBM，美光，Infeneon和摩托羅拉。這些公司正在與 虛擬國家實驗室，由桑迪亞國家實驗室、勞倫斯利弗莫爾國家實驗室和勞倫斯伯克利國家實驗室組成。成為該聯(lián)盟成員的優(yōu)勢是優(yōu)先使用這項新技術(shù)。

　　現(xiàn)在讓我們看看 EUVL 是如何工作的。

　　EUVL 流程

　　圖片來源：桑迪亞國家實驗室以下是 EUVL 的工作原理：

　　一個 激光 是針對噴氣式的 氙氣.當(dāng)激光擊中氙氣時，它會將氣體加熱并產(chǎn)生 血漿.

　　一旦等離子體被創(chuàng)造出來，電子就開始從它身上脫落，它輻射出13納米的光，這對于 人眼 看。

　　光線傳播到一個 冷凝器，它聚集在光線中，以便將其定向到 面具.

　　計算機芯片的一個級別的表示通過應(yīng)用一個 吸收 到鏡子的某些部分，但對其他部分則不然。這將創(chuàng)建遮罩。

　　面罩上的圖案反射到一系列四到六個 曲面鏡，減小圖像尺寸并將圖像聚焦到硅晶圓上。每個鏡子稍微彎曲光線以形成將傳輸?shù)骄A上的圖像。這就像你的鏡頭一樣 照相機 彎曲燈光以形成圖像 影片.

　　根據(jù)Sweeney的說法，整個過程依賴于波長。如果使波長變短，則可以獲得更好的圖像。他說要考慮用相機拍攝靜態(tài)照片。

　　“當(dāng)你拍攝某物的照片時，圖像的質(zhì)量取決于很多事情，”他說?！八紫热Q于你用來制作照片的光的波長。波長越短，圖像越好。這只是自然法則。

　　截至2001年，用深紫外光刻制成的微芯片是用248納米光制成的。截至2001年5月，一些制造商正在過渡到193納米光。使用EUVL，芯片將用13納米光制成。基于較小波長產(chǎn)生更好圖像的定律，13納米光將提高投射到硅晶圓上的圖案的質(zhì)量，從而提高微處理器的速度。

　　整個過程必須在 真空 因為這些波長的光太短了，甚至空氣也會吸收它們。此外，EUVL使用涂有多層鉬和硅的凹面和凸面鏡 - 這種涂層可以反射13.4納米波長下近70%的EUV光。另外30%被鏡子吸收。如果沒有涂層，光在到達晶圓之前幾乎會被完全吸收。鏡面必須近乎完美;即使是涂層中的小缺陷也會破壞光學(xué)元件的形狀并扭曲印刷電路圖案，從而導(dǎo)致芯片功能出現(xiàn)問題。