美国半导体芯片生产技术好戏连台

美国半导体芯片生产技术好戏连台 (瓣(.j'j _ .@1 /通元 } ' ,.国作为当今世界信息技术的强国,其半导体芯片AMD公司在德克萨斯 Austin(奥斯汀)拥有两条\i } 都影响着世界Athlon芯片和AMD—K6芯片的:的研究,生产和制造技术的发展, 200mav'O.25?生产线,1 四和第五.据Dataque~t的报告,1999年.美国半导体资组建的 SEMICONDUCTOR300公司在全球范围内率,,. 业的销售额达556亿美元,占全球半导体销售总额的先正式使用0.25pro大规 模生产300mm晶片,并已, 墨片生产300m 的 m :明桩在删肝 _ r ; , 《 撇. (世界产品与技椒 米的半导体门单元,该项目是美国国防高级研究计划局 (DARPA)支持的亚微米计划的一部分.业内人士曾认 为,70纳米或更低的生产工艺需要157纳米的光刻设备, 但由于受研究和生产能力的限制,这种光刻设备在未来 10年内还无法制造,因此,100纳米被认为是一种极限. 但Num~a'iTech公司利用自身专利技术结台DUV248纳 米光刻技术,打破了这一屏障.UMC公司已计划利用该 项技术生产009微米的器件. 贝尔实验室也宣布开发出50纳米尺寸的纵向晶体 管,该实验室用可精确控制厚度的技术来设计门的 尺寸,避免了常规光刻技术的一些缺点,并有助于克服 隔离层不断变化的难题.据贝尔公司介绍,纵向晶体管 尺寸还可能缩小到30纳米. 今年1月,美国ApplideMaterial 在晶片加工工具方面, Inc.将自己的化学机械抛光系统与NanometrJcs公司的 干晶片厚度计量工具结台,首次在世界上将晶片计量工 具与制造设备集成在一起,这一改进可加快晶片生产过 程中的检测速度,减少监测晶片的数量.缩短了时间, 大幅度提高了生产效率,这对生产成本较高的300ram 生产线十分重要,该设备的出现为半导体工业大规模转 向300ram晶片生产奠定了基础今年4月.该公司还 推出了单晶片前段处理技术(Single,WaferFront-End), 该技术具有多种工艺优势,可大大缩短常规晶片生产时 间.Lucent公司现正在对该技术的质量,制造周期以及 成本进行评估.并考虑到该项技术应用于下一代生产流 程中. 有关材料的技术进展 美国科学家和师研究开发的有关半导体生产的 新材料和新技术,有的在实验室获得了成功有的已进 入实际生产和应用,其中包括硅锗(SiGe)器件,硅绝 缘体(SOI),铜连接线,低介电常数绝缘体等. IBM自80年代就开始研制硅锗器件1986年已成 功研制出用于规模生产的工艺,后叉用了十多年时间 进行完善,1998年开始正式用硅锗技术大规模生产低噪 声放大器,晶体管和符台TDMA和GSM通信标准的压 控振荡器.由于硅锗器件具有较高的开关速度和较低的 功耗,很适用于通信领域,因此,将会成为通信领域的主 流产品. 采用SOI技术的晶片可以提高开关速度和电路性能, 降低功耗,适合于便携式电子产品的应用,该技术从实 验室角度来看虽不算新技术,但直到1998年底IBM公 司解决了生产工艺中的高缺陷密度问题以后,才开始真 正的SO1商业化生产,目前,SO1晶片的成品率已接近 或达到常规晶片的水平. 铝连接线在半导体工业中已有25年的使用历史,目 前大部分IC生产仍在使用金属化铝.但最新研究叽 铜连接线的电阻率较铝低40~50%,在晶片生产中使用 铜,可减小连线的宽度和厚度,降低分布电阻,提高Ic 密度此外,铜的电迁移度铝高两个数量级,且没有 应力迁移,因此,采用铜连接线的芯片其可靠性可大大 提高.美国IBM公司1998年率先采用金属化铜技术生 产CPU芯片,并一直保持着铜连线技术开发和使用的领 先地位,产品成品率已达50%.其新一代64位干兆赫 芯片——PorPC的研制成功,除动态线路独特的设计 外,0.220m六层锕金属化层锕连线的使用是获得成功的 一 个重要因素. 美国Altera公司与位于我国台湾新竹工业园区的 TSMC公司联合宣布,今年年』苗将用0130m工艺和金属 化层全部采用铜技术,合作生产逻辑器件.Motorola公 司在奥斯汀的生产线已用铜连线技术生产用于二级缓存 的SRAM芯片.Lucent公司与Chartered公司今年宣布, 将Lucent公司的0.160m工艺与Chartered公司的O.180m 工艺结合,建立同时使用铝线和铜线的生产.尽管 lntel公司最新的千兆赫Pentium芯片还未使用铜连线, 但Intel公司已表示,新的O130m工艺将使用代表未来 发展方向的铜连线技术. 硅器件每甚问和同层的连线问都要使用二氧化硅作 绝缘材料,一般材料的介质常数为4.2,介质常数越低绝 缘性能越好,最理想的介质常数是1(空气).TI公司从 使用0,350m工艺开始就一直采用低介质常数的绝缘体, 目前已将介质常数降到3.2.由于低介质常数材料的机 械和热特点必须与晶体管生产工艺相兼容,TI公司在评 估Damascene铜线工艺后,现选择了介质常数为3.65左 右的材料,TI公司表示,如果0130m器件与Damascene 工艺相结合,介质常数可望降到27. 上述四种技术:硅锗技术SOI晶片,铜建线和低