LSI技術(shù)的新思考（上）
??? 在未來(lái)的15年,半導(dǎo)體仍然是決定產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的根本。放眼2015年,網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)將迎來(lái)全盛時(shí)期,而生物產(chǎn)業(yè)將接踵而至。支持這個(gè)時(shí)代的將是半導(dǎo)體的演進(jìn),但硅技術(shù)作為半導(dǎo)體的中核不會(huì)改變。迄今為提高性能一個(gè)勁發(fā)展的微細(xì)化技術(shù)今后仍將持續(xù)發(fā)展,但微細(xì)化一邊倒的發(fā)展是不夠的,而有待于生產(chǎn)技術(shù)、器件技術(shù)、設(shè)計(jì)技術(shù)、電路技術(shù)及封裝技術(shù)的突破性進(jìn)展和提高。
實(shí)現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)
??? 自半導(dǎo)體問(wèn)世已歷經(jīng)半個(gè)世紀(jì),其間,半導(dǎo)體的牽引力始終是計(jì)算機(jī)。伴隨著計(jì)算機(jī)成長(zhǎng)起來(lái)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),現(xiàn)在已達(dá)20兆日元的市場(chǎng)規(guī)模。但是,近年來(lái)半導(dǎo)體的牽引力正從PC變?yōu)閿?shù)字信息家電,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)關(guān)注的器件也從PC使用的通用LSI轉(zhuǎn)向信息家電需要的系統(tǒng)LSI,今后LSI的生產(chǎn)必須適應(yīng)這種變化。這里的數(shù)字信息家電是游戲機(jī)、移動(dòng)電話、數(shù)字相機(jī)、DVD、汽車導(dǎo)航、數(shù)字電視、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)等的總稱。圖1示出LSI生產(chǎn)的變化。
??? 面向數(shù)字信息家電的系統(tǒng)LSI有以下3個(gè)特征。（1）需要自由地充分發(fā)揮圖像、聲音的功能,因此必須混裝微處理器、SRAM、DRAM、快閃存儲(chǔ)器等,不久的將來(lái)還要混裝強(qiáng)電介質(zhì)存儲(chǔ)器及模擬器件。而且根據(jù)作為L(zhǎng)SI用戶的整機(jī)生產(chǎn)商的需要,混裝些什么也各不相同。（2）產(chǎn)量在短期內(nèi)可能變化極大。數(shù)字信息家電的產(chǎn)品壽命大多短到半年至1年,生產(chǎn)數(shù)量少至幾十萬(wàn)臺(tái),而且?guī)в袝r(shí)尚性,暢銷時(shí)產(chǎn)量會(huì)臨時(shí)激增。（3）比之面向PC的通用LSI成本必須更低�？紤]到數(shù)字家電的購(gòu)買者,必須減少占整機(jī)成本較大比重的LSI的成本。
??? 為了生產(chǎn)面向數(shù)字家電的系統(tǒng)LSI,就需要能快速、廉價(jià)進(jìn)行多品種、變產(chǎn)量生產(chǎn)的工廠,這對(duì)過(guò)去的大規(guī)模生產(chǎn)線,在成本方面、生產(chǎn)工期方面都難以實(shí)現(xiàn),因此必須基于新的思路來(lái)建立小規(guī)模生產(chǎn)模式。這種模式應(yīng)具備3個(gè)條件：（a）把生產(chǎn)規(guī)模縮減到1/10,生產(chǎn)效率卻不應(yīng)低于大規(guī)模生產(chǎn)線。LSI生產(chǎn)商為適應(yīng)多品種生產(chǎn),可擁有更多的小規(guī)模生產(chǎn)線。（b）能在短期內(nèi)高效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)品種的改變。（c）能把生產(chǎn)工期減至最短。
??? 其中把生產(chǎn)規(guī)�？s減為1/10而不降低投資效益最難實(shí)現(xiàn)。原因在于過(guò)去20年來(lái)進(jìn)行的技術(shù)開(kāi)發(fā)是按1000批/月的大規(guī)模生產(chǎn)線方取得最大投資效益的。其一是有些生產(chǎn)設(shè)備即使量品降到1/10而配置的數(shù)量不會(huì)減少到1/10。如專用設(shè)備W-CVD及RIE（活性離子蝕刻）設(shè)備、擴(kuò)散CVD設(shè)備等。其二是有同時(shí)處理多個(gè)批量方增加處理能力的生產(chǎn)設(shè)備,如果降低其處理能力到1/10,但設(shè)備價(jià)格難以降到1/10,如設(shè)備價(jià)格降到1/10,又會(huì)引起RPT（原料處理時(shí)間）過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題,難以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工期最短的需求,如擴(kuò)散CVD設(shè)備等。其三是今后工作量增大帶來(lái)的加工成本問(wèn)題。今后系統(tǒng)LSI中布線層數(shù)將增至6～7層,多層布線的加工成本大為增加。此外,如果對(duì)產(chǎn)量少的系統(tǒng)LSI采用過(guò)去大批量使用的掩膜曝光技術(shù),成本也會(huì)劇增。
??? 為了解決上述典型的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)模式,可根據(jù)以下七個(gè)觀點(diǎn)來(lái)改善加工技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)：
1, 加工的通用化,即不管何種器件,使柵絕緣膜及STI（淺溝道隔離）等加工通用化。比如微處理器、SRAM及DRAM均用相同的STI加工。為此,在加工開(kāi)發(fā)階段要考慮用同一設(shè)備對(duì)付盡可能多的加工。
2, 生產(chǎn)設(shè)備的多功能化,即設(shè)備的組裝應(yīng)能用同一設(shè)備進(jìn)行多種加工處理。具體地說(shuō),必須開(kāi)發(fā)同一設(shè)備連續(xù)進(jìn)行除去自然氧化膜與多晶硅成膜處理的設(shè)備,或反射膜及硬掩模連續(xù)成膜及連續(xù)去除的設(shè)備。此外,把1和2結(jié)合起來(lái)提高生產(chǎn)設(shè)備使用效率的還有擴(kuò)散CVD及RIE,這要從加工與生產(chǎn)設(shè)備兩方面加以改進(jìn)。
