圖說光刻機(jī)的4大核心技術(shù)

7nm LPP EUV實(shí)際產(chǎn)品中EUV和ArFi的對(duì)比

1. 實(shí)際的光刻機(jī)簡(jiǎn)要系統(tǒng)

2. 7LPP是什么意思？

臺(tái)積電的"7LPP"中"LPP"代表"Low Power Plus"，即"低功耗增強(qiáng)版"。7LPP是臺(tái)積電7納米工藝的一個(gè)變種，主要特點(diǎn)是在保持高性能的同時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)化了功耗表現(xiàn)。

7LPP工藝通過改進(jìn)晶體管設(shè)計(jì)和制程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了比前代7納米工藝更低的功耗和更高的晶體管密度。具體來(lái)說，臺(tái)積電的7LPP工藝相較于10納米工藝，可以縮小多達(dá)40%的芯片面積，速度提高20%，并降低50%的功耗。這表明7LPP工藝在性能、功耗和面積(PPA)方面都有顯著的提升。這使得7LPP工藝非常適合那些對(duì)能效有較高要求的應(yīng)用，如智能手機(jī)、高性能計(jì)算等。

在7LPP之后，臺(tái)積電又陸續(xù)推出了N7+、N5等更先進(jìn)的工藝。

3. EUV光刻機(jī)和ArFi光刻機(jī)的區(qū)別

說明：而第五代叫做ArFi，前面三個(gè)字母相同，因?yàn)椴捎玫囊彩?93nm光源，但這種又與ArF不一樣，之前所有的光刻機(jī)其介質(zhì)采用的是空氣，但到了ArFi時(shí)，采用的是水。I就是浸沒式的意思，Immersion的縮寫。光線在經(jīng)過水時(shí)，會(huì)有折射，所以雖然ArFi光刻機(jī)采用193nm波長(zhǎng)光源，等經(jīng)水折射時(shí)，等效于134nm波長(zhǎng)的光源，所以這種光刻機(jī)，叫做浸潤(rùn)式光刻機(jī)。

EUV（極紫外光刻）：EUV代表"Extreme Ultraviolet Lithography"，即極紫外光刻技術(shù)。它使用波長(zhǎng)大約為13.5納米的極紫外光進(jìn)行芯片制造過程中的光刻過程。

由于EUV光的波長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)光刻技術(shù)使用的波長(zhǎng)，EUV光刻技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的分辨率和更小的特征尺寸，這使得它非常適合用于制造7納米及以下工藝節(jié)點(diǎn)的集成電路。EUV光刻技術(shù)是當(dāng)前最尖端的光刻技術(shù)，它允許芯片制造商繼續(xù)按照摩爾定律縮小晶體管尺寸，提高芯片的性能和能效。

ArFi（ArF浸沒式光刻）：ArFi是"Argon Fluoride Immersion Lithography"的縮寫，指的是使用ArF（氟化氬）激光源的浸沒式光刻技術(shù)。ArFi光刻技術(shù)使用193納米波長(zhǎng)的光源，通過浸沒式在光刻機(jī)鏡頭和硅片之間使用液體（通常是水）作為介質(zhì)，來(lái)提高光的分辨率。

這種技術(shù)允許在45納米及更大工藝節(jié)點(diǎn)的芯片制造中實(shí)現(xiàn)更高的精度。ArFi是DUV（深紫外線）光刻技術(shù)的一種，它是在EUV技術(shù)成熟之前，用于實(shí)現(xiàn)更高分辨率的一種過渡技術(shù)。

4. 掩膜版

"Single Patterning"（單次光刻）和"Multi-Patterning"（多重光刻）是兩種不同的光刻圖案化技術(shù)，它們用于在硅片上創(chuàng)建復(fù)雜的集成電路圖案。

Single Patterning（單次光刻）：這是一種傳統(tǒng)的光刻技術(shù)，其中整個(gè)電路圖案可以通過一次光刻過程來(lái)完成。使用單個(gè)掩模版（mask），通過光刻機(jī)將圖案一次性轉(zhuǎn)移到光刻膠上。

單次光刻過程相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，適用于較大的特征尺寸，例如90納米或更大的工藝節(jié)點(diǎn)。

Multi-Patterning（多重光刻）：隨著集成電路特征尺寸的不斷縮小，單次光刻技術(shù)逐漸無(wú)法滿足更高精度的要求，因此發(fā)展出了多重光刻技術(shù)。多重光刻技術(shù)需要多次光刻和刻蝕步驟來(lái)創(chuàng)建更小的特征尺寸。

例如，雙重光刻（Double Patterning）會(huì)使用兩次光刻和刻蝕過程，通過不同的掩模版來(lái)創(chuàng)建更小的線寬或間距。多重光刻技術(shù)可以進(jìn)一步擴(kuò)展為四重（Quad Patterning）或更多次數(shù)的光刻，以實(shí)現(xiàn)更高的集成度和更小的特征尺寸。