自動調整四重パターニング (SAQP) 技術は?

マルチパターニングは,チップ製造におけるリトグラフィックの限界を克服する技術である.今日の単一曝光,193nm波長リトグラフィーは40nm半ピッチで物理的限界に達する.マルチパターニングにより,チップメーカーが 20 ナノメートル以下でICデザインをイメージすることができます..

マルチパターニングには,ピッチスプリッティングとスペーサーという2つの主要カテゴリーがあります.ピッチスプリッティングは,ダブル・パターニングとトリプル・パターニングのテクニックを含む傘用語です.スペーサーには自己調整二重パターン (SADP) と自己調整四重パターン (SAQP) が含まれます..ピッチ分割と距離隔技術の両方がオクタプルパターンを拡張することができます.

最初のタイプ,ピッチスプリッシングは,主に論理学で使用されます.ピッチスプリッシングの最も一般的な形態は,ダブルパターニングです.デザインでは,ピッチスプリッシングは,ダブル・パターニングは,ほぼ常にリトー・エッチ・リトー・エッチ・リトー・エッチ (LELE) のピッチ分割プロセスを指します.ウェーファー製造では,LELEは単層を定義するために2つの独立したリトグラフィーとエッチングステップを必要とします.Sematechによると,LELEはピッチを30%減らすことができます.LELE は,リトグラフィー の プロセス ステップ を 倍 に する の で 費用 が かかる こと が あり ます..

この技術では,最初は,単一曝光で印刷できないレイアウトを 2 つの低密度マスクに分けます.その後,2 つの別々の曝光プロセスを使用します.この2つのパターンはワッファー上でより精細な画像を撮影できるように組み合わせて重ねられています.

LELE (つまり,ダブルパターニング) は,設計者にとって新しいレイアウト,物理的検証,デバッグ要件を提示します.例えば,設計では,マスク層に色が割り当てられるのは,スペース要求に基づいてマスク層は,元の図面から2つの新しい層に分割または分解されます.

設計者が"無色"デザインフローを追求するかどうかという方法論における重要な決定です. 別の選択肢は2色フローです.複数の分解オプションの中から選択するデザインの流れには 妥協が必要です

20ナノメートルのノードでは 鋳造工場では 異なるダブルパターニング 設計流がいくつか使用されています2つの色に分解する必要はありませんが,しかし,特定のケースでは,設計者は色配分が何であるかを知りたがるかもしれません.これは合理的に聞こえるが,二重パターン色を見ると,デバッグ効率が低下する可能性があります.

一方,10nmノードでは,チップメーカーは別のピッチスプリッシング技術"トリプル・パターニング"に転換する必要があるかもしれない.トリプル・パターニングの一形態はリトー・エッチ・リトー・エッチ・リトー・エッチ (LELELE) である.LELELEはLELEに似ているLELELEは,単一の層を定義するために3つの独立したリトグラフィーとエッチングステップを必要とします.

設計では,トリプルパターニングは,元の層を3つのマスクに分解することを必要とする.3つのマスクの形は製造中に組み合わせて最終形を形成する.三重 の パターン は 外 から 見 て は 害 が ない よう に 見え ます3つのパターンで層を自動的に分解,色付け,チェックする EDA ソフトウェアアルゴリズムを構築することは 課題ですトリプルパターンの違反は 非常に複雑です難易度が高いので

一方,スペースはマルチパターニングの2つ目の主要カテゴリーである.SADPとSAQPとしても知られる.SADP/SAQPは,以前は1xnmノードにNANDフラッシュを拡張するために使用され,現在論理フィールドに入っています..

SADPはダブルパターニングの一種である.時にはピッチディビジョンまたはサイドウォール支援ダブルパターニングとも呼ばれる.SADPプロセスは,リトグラフィーのステップを1つ,さらに堆積とエッチングのステップを用い,スペースシャッターに似た特徴を定義する塩基配列の形成には,最初のステップは基板にマンドルを形成することです.次に,堆積層がパターンを覆います.堆積層は,散歩器を形成して,切り離されます.最後に,堆積層は,堆積層を覆います.その後,堆積層は,堆積層を覆います.上部は化学機械磨き (CMP) 段階を経る.

SAQPは,本質的に2サイクルのサイドウォール・スペーサー・ダブル・パターニング技術である.フラッシュまたはフィンFETを含む単純なパターンはSADPまたはSAQPで達成される.この技術では,まず平行線が形成されますこの間,DRAMおよび論理チップの金属層はより複雑で,SADP/SAQPで達成することはできません.これらの金属層にはLELEが必要です.SADP/SAQPの設計柔軟性はLELEよりも低いLELE型技術では,パターニングを要する.

SAQPは自己調整四重パターンの略です

入手可能な情報によると,自己調整四重パターン (SAQP) は,38nm未満のピッチを持つパターンの特徴のために最も広く使用される技術です.19nmまでピッチを達成すると予想される基本的には複数のプロセスのステップを統合し,FinFETと1X DRAMフィンズのパターニングに使用されている.これらのステップは,図1に示されている.初期に80 nm の距離で描かれた線が 20 nm の距離で描かれるようにする (実際に 10 nm の解像度を達成する)EUV (13nm解像度) を含む,大量生産のリトグラフィーツールよりもはるかに高い解像度であるため,これは重要です.

この過程では,自然に特徴を3つのグループに分けます.コア,シェル,境界 (図2参照).シェルは自然に切断を必要とするリングを形成します.同様に,境界は格子を形成し,また分割する必要がありますしたがって,SAQPプロセスは,以前に定義された殻と境界の特徴を切断またはトリミングするリトグラフィーステップで終了する必要があります.核と境界.

SAQPプロセスフローの別の変数 (図3参照) では,殻の特徴は実際には残りの最初の距離隔材料であり,コアと境界は異なる材料である.基板か隙間埋め物したがって,図2では異なる色で表現されている.それらは異なる材料であるという事実は,選択的に刻印できることを示唆している.難しいパターンを達成する機会を提供します.

特に有用な応用は,最小ピッチと2倍最小ピッチの組み合わせである.この組み合わせは,通常,k1 < 0の単一の曝露で禁止される.5特に難しい組み合わせは,最小ピッチラインと2倍の最小ピッチ中断 (左図4参照).断片の振動パターンは,直線のそれ自体と比較してはるかに弱く,彼らははるかに小さな領域を占めていますこの組み合わせは,最小ピッチラインを達成するためにそれらを挿入するスペースがないため,アシスト機能で修正することはできません.反対に選択的なエッチングによって,マスクの特徴は中間線を通過することができます (右図4参照).これは,大きく切断を簡素化し,2つの場所で別々に切るときに発生するかもしれない潜在的な縁配置の誤りを避ける.

選択エッチングには3つのマスクが必要である.一つはA/B領域を定義し,二つ目はA選択エッチング,そして3つ目はB選択エッチングである.選択エッチング (SAQPと組み合わせ) も,より大きな重なり容量と最小数のマスクを可能にします.,したがって,最低ラインピッチと最低ラインピッチの2倍の中断の組み合わせが可能になり,マルチパターニングを操作しやすくします.

概要すると,すべての自己調整多パターン化プロセスには,次のステップが含まれます.

1. マンドルの痕跡を印刷する
2. 印刷されたマンドルパターンに 横壁が成長しています
3. マンドルパターンを削除する
4. 側壁の間の最終的な製造パターンを開発します
5. 最終目標の望ましい端から端までの距離を達成するために,電解ブロックを追加します.

6. より高度な技術ノードへと進み 32ナノメートルのような より攻撃的なピッチで 重要なバックエンド・オブ・ライン (BEOL) の金属層を デザインします超難易度になる通常,BEOL層に溝が作られ,その後金属化段階で金属で満たされます.連続した溝の中で中断を生成するために,溝に垂直な垂直遮断層が加わります細い金属の端から端までの距離を形成します

   業界では,最も攻撃的なBEOL層やブロックのパターンを設定するための様々なオプションが検討されています.メタルライン・セルフアライナインド・クワッドプル・パターニング (SAQP) と呼ばれるものを組み合わせることですしかし,このオプションにはトリプルブロックマスクとトリプルリトグラフィープロセスが必要で,これは提案されたソリューションのコストと複雑さを増加させます.もう1つの選択肢は,単一の曝光でBEOL金属層をパターン化するために,直接極端紫外線リトグラフィー (EUVL) を使用することです.直接EUVL統合プロセスは単純で費用対効果が高いが,パターン (形状など) の忠実性と可変性,マスクの製造は極めて挑戦的なものになると予想されています特に端から端までの距離がとても小さい場合です