细思极恐!日本23条细节比韩国人DD还细!设备工艺

昨天日本政府最终公布了包括先进半导体制造设备在内的23项产品出口管制措施,这些措施将在7月23日后正式实施。

这是日本《外汇法》的一次对具体商品等零部件的修订,日本对可用于军事目的武器、民用物品的出口进行管制,出口需要事先获得经济产业省的许可。

虽然中国和其他特定地区未没有被明确列为受监管对象,但是新增的23个项目将需要单独许可,不包括友好国家等42个国家和地区的许可证。

说人话,日本虽然表面上不针对中国,但是实际上就是针对中国,因为那些东西只有中国用的上,实际上就是禁止出口中国。

相对于美国的比较偏概念的性的范围,比如美国给的范围是14nm以下逻辑,18nm以下DRAM,128层以上NAND禁止出口给中国,但是有些设备都是通用的,没法细分到底是14的还是28的,实际操作层面能上就执行,但是日本可就细多了,日本人抠细节的能力是真的变态,给你安排的明明白白,所以请把日本比韩国人丁丁更“细”打在公屏上。

我们一个个看过去,感受一下日本的“细”。

首先是热处理设备。

在0.01Pa以下的真空状态下,对铜(Cu)、钴(Co)、钨(W)(任何一种元素)进行回流(Reflow)的“退火设备(Anneal)”。

铜钴钨这三种是芯片内部金属互联结构的重要材料,其中钴是英特尔在10nm以下使用的一种互联材料,钨是接触点材料,铜是12英寸制程主要的金属互联导线。

禁钴我理解,钨和铜我一下子没明白过来,因为从8英寸工艺开始就有钨塞工艺,算是比较成熟的东西,铜在12英寸制程上作为主要的金属互联材料被广泛使用,连这个都要禁?

再回头看到0.01Pa我明白了,0.01Pa的大气压属于超高真空环境,在半导体工艺中越是低压的空间下能增大分子平均自由程,或创造半导体工艺所需的等离子体区域,超高级真空环境下可尽量减少不需要的气体成分,用于各种高精尖的领域。

很显然在8英寸上的钨塞工艺通常使用是SACVD,也就是次常压,而0.01Pa真空状态的下的钨热处理回流,显然是对应的高阶制程14nm以下的多层钨沉积,同理还有铜沉积。

小日本是真的变态。

二、检测类设备

EUV曝光方向的光掩膜版(MaskBlanks)的检测设备、或者“带有线路的掩膜”的检测设备。

这个没啥好说的,EUV光刻机以及配套检测设备对应7nm以下工艺。

1.用于EUV曝光的护膜(Pellicle)。

2.用于EUV曝光的护膜(Pellicle)的生产设备。

3.用于EUV曝光的光刻胶涂覆、显影设备(CoaterDeveloper)。

4.用于处理晶圆的步进重复式、步进扫描式光刻机设备(光源波长为193纳米以上、且光源波长乘以0.35再除以数值孔径得到的数值为45及以下)。

前三种没啥好说的,都是EUV光刻配套,第四种,就有意思了。这句话意思波长为193nm的DUV得到CD小于45nm都属于管制范围。

这里我放上各类光刻机参数的图,这是关老师整理的

根据芯智讯健健的说法:依照瑞利公式,光刻机分辨率为R=kλ/NA,即分辨率=K1×光源波长/数值孔径。此处,日本将K1设定为0.35,并要求分辨率低于45纳米。而ASML预计可以对华销售的浸没式光刻机NXT1980系列的分辨率为38纳米左右。也就是说,日本对于光刻机的出口限制比荷兰还要严苛,直接将浸没式光刻机全部列入了限制出口范围。

很明显,假如ASML是日本公司,那么刚好所有浸没式全部都属于管制范围,同理尼康。也就说日本没说我禁浸没式光刻机,但是实际上就是把所有浸没式光刻机一刀切,而浸没式光刻机的起点是45nm,最小能到7nm。

这尼玛细!

四、干法清洗,湿法清洗设备

1.在0.01Pa以下的真空状态下,除去高分子残渣、氧化铜膜,形成铜膜的设备。

2.在除去晶圆表面氧化膜的前道处理工序中所使用的、用于干法蚀刻(DryEtch)的多反应腔(Multi-chamber)设备。

3.processflow里面有表面改性后进行干燥工艺的湿法清洗设备

又是熟悉的0.01Pa真空环境,懂的都懂。

其中氧化铜,氧化硅,对应Descum的工艺,是在离子注入之前的一道工艺。

有意思的是这道工艺目前在晶圆级封装里用的比较多,我一下子没明白过来,这条是准备管先进封装的?

五、刻蚀类

2.湿法蚀刻设备,且硅锗(SiGe)和硅(Si)的蚀刻选择比为100以上。

这里解释一下刻蚀里专用词,各向异性/同性。

各向同性是在各个方向上以同样的速度进行刻蚀。

说人话,你是笔直挖井,还是挖下去往旁边挖。不同形状不同工艺。

第一条里锗硅和硅选择比为100,看起来像典型的针对3DNAND制程。

第二条里湿法刻蚀的锗硅刻蚀选择比100以上,这个像针对6/8英寸针对特殊光电,模拟类芯片。

第三条,最典型的针对3DNAND高深宽比的刻蚀设备。

重头戏来了,最后一类薄膜沉积类设备,直接看傻,太尼玛狠了!几乎把所有重要的薄膜沉积类设备一网打尽!!!

1、利用电镀形成钴的设备。

这个不用说,所有10nm以下的钴金属直接封杀。

2、在压力为0.01Pa以下的真空状态下(或者惰性环境下),不采用阻障层(Barrier),有选择性地生长钨(W)或者钼(Mo)的成膜设备。

钨和钼如果在先进制程下是多层金属互联用的材料,基本就对应14nm工艺多层金属互联工艺。

3、在保持晶圆温度为20度一一500度的同时,利用有机金属化合物,形成钌(Ru)膜的设备。

钌也是一种金属互联线材,比钨,钴更细化的一个技术方案,对应是10nm以下工艺。

这个对应ALD设备,45nm以下高K金属介质沉积工艺,铜扩散阻挡层TaN,IC互联结构等等,这个ALD设备在逻辑和DRAM方面应用非常大。

5、可在400度一一650度温度下成膜的设备,或者利用其他空间(与晶圆不在同一空间)内产生的自由基(Radical)产生化学反应,从而形成薄膜的设备,以下所有可形成硅(Si)或碳(C)膜的设备属于限制出口范围:(1)相对介电常数(RelativePermittivity)低于5.3。(2)对水平方向孔径部分尺寸不满70纳米的线路而言,其与线路深度的比超过五倍。(3)线路的线距(Pitch)为100纳米以下。

这个5.3是个非常非常高的介电常数,因此低于5.3几乎把所有高介电常数材料全给框进去了,高介电常数材料主要是先进制程里栅极的存在,等于把所有涉及Si,C在高端制程里薄膜沉积作为栅极的工艺全给封杀了。

6.利用离子束(IonBeam)蒸镀或者物理气相生长法(PVD)工艺,形成多层反射膜(用于极紫外集成电路制造设备的掩膜)的设备。

这个市值EUV的MASK制造设备。

7.用于硅(Si)或者硅锗(SiGe)(包括添加了碳的材料)外延生长的以下所有设备属于管控范围。(1)拥有多个腔体,在多个工序之间,可以保持0.01Pa以下的真空状态(或者在水和氧的分压低于0.01Pa的惰性环境)的设备。(2)用于半导体前段制程,带有为净化晶圆表面而设计的腔体的设备。(3)外延生长的工作温度在685度以下的设备。

这条是目前看到打击面最广的一条,因为锗硅外延设备涉及面很广,从6英寸到8英寸到12英寸28nm以下先进制程全给封杀了!对你没看错,6英寸的这种三四十年前的东西都给封杀了!

6/8英寸上锗硅外延是做特殊光电和射频器件的,12英寸上是先进工艺的外延。

8.可利用等离子技术,形成厚度超过100纳米、而且应力低于450MPa的碳硬掩膜(CarbonHardMask)的设备。

这东西专门针对DRAM的工艺。在采用多曝技术如R-SADP或者R-SAQP工艺制备的半导体结构的过程中,需要采用旋转工艺形成涂碳硬掩膜,以通过涂碳硬掩膜辅助制程小尺寸的掩膜图形。

9.可利用原子层沉积法或者化学气相法,形成钨(W)膜(仅限每立方厘米内氟原子数量低于1019个)的设备。

这个不说,前面提过了这里涉及钨的工艺是高端支撑力多层金属互联的。

10.为了不在金属线路之间(仅限宽度不足25纳米、且深度大于50纳米)产生间隙,利用等离子形成相对介电常数(RelativePermittivity)低于3.3的低介电层膜的等离子体成膜设备。

这个前面也说过了,针对高介电常数材料的栅极工艺,也是先进制程的。

11.在0.01Pa以下的真空状态下工作的退火设备,通过再回流(Reflow)铜(Cu)、钴(Co)、钨(W),使铜线路的空隙、接缝最小化,或者使其消失。

这条同理前面。

总结:日本人抠细节的能力简直变态!非常有针对性,各种高端制程包括逻辑,NAND,DRAM,甚至6/8英寸的特殊光电/射频都给你卡的死死!

所以我说日本真细,比韩国人的丁丁还细!细思极恐!

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