Nano-scale Microchip Fabrica2on Alex Ferro Fabrica2on - PowerPoint PPT Presentation

Nano-­‑scale ¡Microchip ¡Fabrica2on ¡ Alex ¡Ferro ¡

Fabrica2on ¡Scales ¡ • 10µm ¡to ¡11nm ¡ • Not ¡Smallest ¡Feature ¡ • Size ¡of ¡Memory ¡Cell ¡

Notable ¡Scales ¡ • 10µm ¡ • 65nm ¡ • 45nm ¡ • 32nm ¡ • 22nm ¡

10µm ¡ • 1971 ¡ • Fabrica2on ¡ – MOS ¡Si-­‑gate ¡ • Intel ¡4004 ¡

Intel ¡4004 ¡

65nm ¡ • 2005 ¡ • Intel ¡Core ¡ • Pen2um ¡D ¡ • Transistor ¡size ¡Not ¡Scaling ¡ – Interconnects ¡Shrink ¡

45nm ¡ • 2007 ¡ • Standard ¡lithography ¡blurs ¡ • Core ¡2 ¡ ¡ • Core ¡i ¡

32nm ¡ • 2010 ¡ • Immersion ¡Lithography ¡ • In ¡Produc2on ¡ • Core ¡i ¡Mobile ¡

22nm ¡ • Prototype ¡Memory ¡Cells ¡

Timeline ¡ 1971 ¡ 1974 ¡ 1978 ¡ 1982 ¡ 1989 ¡ 1993 ¡ 1995 ¡ 10µm ¡ 6µm ¡ 3µm ¡ 1.5µm ¡ 1µm ¡ 800nm ¡ 600nm ¡ 2,300 ¡ 4,500 ¡ 29,000 ¡ 134,000 ¡ 1,200,000 ¡ 3,100,000 ¡ 5,500,000 ¡ 1997 ¡ 1999 ¡ 2002 ¡ 2005 ¡ 2007 ¡ 2010 ¡ ? ¡ 250nm ¡ 180nm ¡ 90nm ¡ 65nm ¡ 45nm ¡ 32nm ¡ 22nm ¡ 7,500,000 ¡ 9,500,000 ¡ 55,000,000 ¡ 291 ,000,000 ¡ 820 ,000,000 ¡ 1,170 ,000,000 ¡ ? ¡

Lithography ¡ • Double ¡PaTerning ¡ • Double ¡Exposure ¡ • Immersion ¡Lithography ¡ • EUV ¡Lithography ¡ • Maskless ¡Lithography ¡ • Phase-­‑shiX ¡mask ¡ • Op2cal ¡Proximity ¡Correc2on ¡ ¡

Normal ¡Lithography ¡ Lens ¡ Contact ¡ ¡ ¡Proximity ¡ ¡ ¡Projec2on ¡

Double ¡PaTerning ¡& ¡Exposure ¡

Immersion ¡Lithography ¡

Extreme ¡UV ¡Lithography ¡ • !193nm ¡UV ¡light ¡ • 13.5nm ¡extreme ¡UV ¡frequencies ¡ • Must ¡be ¡in ¡vacuum ¡

Maskless ¡Lithography ¡ • No ¡mask ¡that ¡lets ¡in ¡a ¡light ¡paTern ¡ • Moves ¡a ¡beam ¡around ¡and ¡turns ¡it ¡on ¡and ¡ off ¡

Phase ¡ShiX ¡Mask ¡

Op2cal ¡Proximity ¡Correc2on ¡

References ¡ • hTp://site.ebrary.com.dbprox.slcc.edu/lib/slcc/docDetail.ac2on?docID=10085501 ¡ hTp://www.intel.com/technology/architecture-­‑silicon/silicon.htm ¡ • hTp://www.4004.com/ ¡ • hTp://www.intel.com/about/companyinfo/museum/exhibits/index.htm ¡ • hTp://www.itrs.net/ ¡ • hTp://ark.intel.com/Default.aspx ¡ • hTp://www.asml.com/asml/show.do?ctx=10448&rid=6851 ¡ • hTp://www.cs.berkeley.edu/~ejr/GSI/cs267-­‑s04/homework-­‑0/results/gennari/ ¡ • hTp://www.lithoguru.com/scien2st/lithobasics.html ¡ •

Any ¡Ques2ons? ¡