【赛迪网讯】在近日的秋季IDF上，英特尔展示了世界上第一款采用32纳米工艺制造的晶圆片。尽管实际产品预计要到2009年才能上市，但是它的出现标志着32纳米制造工艺时代即将到来。
目前，IBM、UMC、东芝、德州仪器等公司已经在部分产品中应用了45纳米制造工艺，英特尔计划于11月12日发布的Penryn系列处理器也是基于45纳米制造工艺的，45纳米很快将成为市场主流。另外，早在今年5月，IBM、特许半导体、三星电子、英飞凌、飞思卡尔等厂商就宣布，将联合开发和生产采用下一代32纳米制造工艺的芯片。
与上一代45纳米制造工艺一样，32纳米制造工艺无疑将成为先进技术的代表，相比而言它体积更小，性能更高。但同时，要实现32纳米制造工艺必须解决各个方面的诸多技术难题。据研究机构VLSI Research预测，要实现32纳米器件的批量生产，需要投入的研发与生产成本约为80亿至130亿美元。由此可见，32纳米制造工艺面临的挑战依然严峻。
在32纳米制造工艺中，最重要的问题是选择何种光刻技术，目前，业界对此尚无统一认识。其中比较有竞争力的技术包括：EUV（极紫外）、改进的ArF（氟化氩）浸没式光刻、EPL（电子束投影光刻）、NIL（纳米压印光刻）等。另外，高-k/金属栅技术的发展对实现32纳米工艺也有重要作用。
EUV光刻:后起之秀
EUV技术的光源是经由激光诱发电浆所产生的极短紫外光，其波长为13纳米，可以蚀刻出15纳米以下宽度的栅极，将使每平方毫米上的晶体管增加的数量遵循摩尔定律。在如此短波长的光源下，几乎所有物质都有很强的吸收性，因此不能使用传统的穿透式光学系统，而要改用反射式的光学系统。另外，EUV由于波长短，不需要使用OPC(光邻近效应的图形补偿)技术，大大降低了掩模成本。
去年9月，荷兰ASML公司向美国纽约奥巴尼大学纳米科学与工程学院提供了全球首台EUV光刻设备Alpha Demo Tool(ADT)，造价6500万美元，这标志着EUV技术在研发和商业化发展中迈出了关键的一步。ASML还在为比利时IMEC微电子中心开发另一台EUV演示工具。英特尔和IBM公司也都是EUV光刻技术的积极支持者，ASML、尼康、佳能则是EUV光刻机的开发商。
目前，EUV技术在瑕疵检测和修复精度等方面已经有了很大进步，基本可以满足32纳米制造工艺的要求，在产业化方面也有了一定的进展，但在光源问题、多层掩模、光学系统可靠性、成本和功耗等方面仍需继续改进。
浸没式光刻:老而弥坚
ArF浸没式光刻与EUV完全不同，它是在193纳米波长光刻设备基础上研发出来的。它可支持65、45、32及22纳米工艺，并且具有成本上的优势，其生命周期也相对较长。
在传统的光刻技术中，其镜头与光刻胶之间的介质是空气，而浸没式技术则将空气介质换成液体。实际上，浸没式技术利用光通过液体介质后光源波长缩短来提高分辨率，其缩短的倍率即为液体介质的折射率。目前，大多数公司的45纳米制造工艺都采用浸没式光刻技术。但目前，浸没式光刻设备的成本仍然较高，每套接近5000万美元。AMD和IBM公司合作开发的45纳米技术也采用了ArF浸没式光刻技术。最近，在高折射率液体材料方面又有了新的进展，这将有望推动浸没式光刻技术达到更高的精度。
不过，193纳米波段的抗蚀剂在曝光过程中释放很少量的气体并与水有很微弱的反应。此外，浸没式技术目前采用的是两次去离子的蒸馏水，碰到的主要问题还有：水与部分光刻胶有相互作用，曝光过程中水温变化和镜头与硅片间的水层厚度变化都会造成折射率不一致，水中微细气泡也会影响光刻等等。
EPL:独辟蹊径
随着光学波长的限制及曝光设备复杂化的增加，非光学方法的光刻技术也发展起来了，其中EPL是相对成功的方向之一。
EPL技术利用电子枪所产生的电子束，经电脑控制电子束的强度后，通过磁场聚焦、扫描，照射在硅片的光刻胶上形成图形。EPL机台需要极高的真空度，以防止尘埃在光学元件上堆积而造成曝光结构的改变。
由于EPL的分辨率高，而且焦深(DOF)长，非常适用于高纵横比的接触孔图形的制作。另外，在如SoC系统芯片等多品种小批量及中品种中批量的生产中，EPL的优点逐渐显露。但目前，使用该技术的硅片产生速度还非常慢，在功耗方面也亟需改进，而反向散射效应及电子束传输过程中的库仑互斥力也是致命的因素。
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