研发≤65nm工艺的必威体育精装版进展..docVIP

研发≤65nm工艺的必威体育精装版进展 缪彩琴1 翁寿松2 (1无锡机电高等职业技术学校，214028；2无锡市罗特电子有限公司，214002) 摘要：本文介绍了当前世界顶级半导体公司、材料公司、设备公司和微电子科研中心研发65nm、45nm、32nm和5nm工艺的必威体育精装版进展和成果。 关键词：65nm 工艺 45nm 工艺 32nm 工艺 5nm 工艺 1 前言 2003年底世界出台了必威体育精装版版本的半导体工业技术发展蓝图(1TRS2003)，见表1。表中hp是指IC中的第一层金属线尺寸的半间距。ITRS2003要求2004年实现hp90nm，这意味着2004年全球IC制造将全面步人纳米尺度(100nm—0．1nm)范围。事实上，2003年下半年起英特尔等世界顶级半导体公司已采用90nm工艺量产IC产品，比ITRS2003的要求提前了一年。90nm工艺对IC制造来说是一个里程碑，这是向 65nm工艺进军的起跑点，这是验证摩尔定律继续有效的重要证据。ITRS2003要求2007年实现hp65nm；2010年实现hp45nm；2013年实现32nm；2016年实现hp22nm。为此，世界大牌半导体公司正在紧锣密鼓研制和开发 65nm工艺，如美国的英特尔、IBM、飞思卡尔、TI、AMD；日本的东芝、索尼、NEC、富士通；欧洲的飞利浦、意法半导体、英飞凌、比利时IMEC微电子中心；亚洲的三星电子、台积电、特许等半导体公司。研发≤65nm工艺需要投入巨额资金和汇集众多科研人员，往往一个公司深感力量单薄，渴望走合作、联合之路，共同研制，共享成果。财大气粗的英特尔喜欢独来独往，自己独家研制≤65nm工艺。大多数半导体公司采取强强联手的办法，共同研制≤65nm工艺。美国和日本在半导体工艺方面竞争由来已久，自1993年至今美国在亚微米、深亚微米工艺竞争中战胜了日本，尤其在微处理器、微控制器、标准逻辑器件、闪存、PLD和模拟器件等领域，美国再次登上世界半导体市场的头把交椅，英特尔成为全球最大的半导体公司。日本不甘心失去世界半导体市场的冠军宝座，在近10年，日本在纳米工艺领域向美国提出了挑战，从本文所介绍的研制465nm工艺的进展和成果来看，日本在半导体纳米工艺的不少方面领先于美国，两国关于纳米工艺的竞争正处于白热化。 2 65nm工艺 (1)IBM、英飞凌和特许于2003年7月达成一项关于共同开发65nm／45nm芯片制造技术的联合协议。该项合作的基础是基于各家公司的优势，如IBM领先的芯片制造工艺、英飞凌的低功耗芯片技术和特许的通用封装工艺，整个开发工作在IBM纽约州EastFishkill300innl晶圆厂的尖端半导体科技中心(ASTC300)进行，集中三个公司的200名科技人员。 (2)英特尔研制成功65nm工艺的全功能4MSRAM(静态随机存储器)，晶胞尺寸仅为0．57mm2，预计于2005年在300mm晶圆生产线上量产。该65nm工艺融合高性能、低功耗晶体管、第二代英特尔应变硅、高速铜互连及低K电介质材料。高性能晶体管的栅长仅为35nm，当前最先进晶体管的栅长为50nm。英特尔第二代应变硅(Strained Silicon)可提供更高的驱动电流与更快的晶体管速度，而制造成本仅提升2％。采用8层铜互连和新型低K电介质材料，提高了芯片中的信号速度和降低了芯片功耗。该公司披露从采用90nm工艺量产到采用65nm工艺量产只用20个月的时间。 (3)TI在2004年夏威夷召开的VLSI技术会议上发表两篇论文，宣称将65nm工艺用于高密度嵌人式SRAM，一个单元的6只晶体管只占小于0．5μm2尺寸，150万门电路只占1mm2的空间。这种嵌入式SRAM还采用应变硅技术，能使晶体管性能(如驱动电流)提高35％。 (4)美国应用材料、Cadence和佳能合作的X Initiative中心于2004年在美国加州SantaClare召开的SPIE光刻会议上表示，将采用“对角线”(450布线)金属化和65nm工艺制造芯片。整个工作在应用材料加州Sunnyvale的Maydan技术中心进行。经互连测试芯片论证面向先进Cu／低K芯片的X结构设计采用现有工艺技术的可制造性。Cadence提供测试结构设计和芯片验证工具，佳能提供197nmArF光刻机，应用材料提供300mm晶圆多层Cu／低K互连技术。 (5)应用材料将于2007年推出K3的Black Diamond低K电介质材料，以用于65nm工艺。 (6)科天(KLA--Tencor)推出用于65nm工艺的表面检测系统的SurfseanSP2，它能在绝缘层上覆硅、应变硅、应变型绝缘层上覆硅等表面检测出30nm的微小缺陷，它的测试速度比原来Surfsean SPI DLS提高5倍。 (7)东芝宣布在2007年采用55