Co to jest technologia samowystosowanego czterokrotnego wzoru (SAQP)?

Wielowzorcowe jest techniką pokonywania ograniczeń litograficznych w produkcji chipów.Wielowzorcowanie umożliwia producentom układów chipowych wykonywanie obrazów konstrukcji układów integracyjnych w rozmiarze 20 nanometrów i poniżej.

Ogólnie rzecz biorąc, wielowzorcowanie ma dwie główne kategorie: podział pasma i spacery.odległości obejmują samoregulowane podwójne wzory (SADP) i samoregulowane czterokrotne wzory (SAQP)Zarówno podział wysokości, jak i techniki spacerów mogą rozciągać się na ośmiokrotne wzory.

Pierwszy typ, rozkład wysokości, jest używany głównie w logice.podwójny wzór prawie zawsze odnosi się do procesu rozszczepiania lit-etch-litho-etch-litho-etch (LELE)W produkcji płytek LELE wymaga dwóch niezależnych etapów litografii i etsu do zdefiniowania pojedynczej warstwy.LELE może być kosztowne, ponieważ podwaja kroki procesu litografii.

Początkowo ta technika oddziela układy, które nie mogą być wydrukowane przy jednej ekspozycji, na dwie maski o niższej gęstości.To tworzy dwa szersze wzorySą łączone i nakładane, aby umożliwić lepsze obrazowanie płytki.

LELE (tj. podwójne wzory) stwarza nowe wymagania dotyczące układu, weryfikacji fizycznej i debugowania dla projektantów.kolory są przypisane do warstw maski w oparciu o wymagania spacjacji. Warstwy maski są segmentowane lub rozkładane na dwie nowe warstwy od pierwotnego układu.

Kluczową decyzją w metodologii jest to, czy projektanci chcą realizować "bezbarwny" przepływ projektowania.wybór spośród kilku opcji rozkładuOczywiście, każdy proces projektowania wymaga kompromisów.

Na węzle 20 nanometrów odlewni wykorzystują kilka różnych przepływów projektowania podwójnych wzorów.Jeden z bardziej powszechnych przepływów w rzeczywistości nie wymaga zespołu projektowego do rozkładu jego warstwy do dwóch kolorówJednak w niektórych przypadkach projektanci mogą chcieć wiedzieć, jakie jest przypisanie kolorów.

W tym samym czasie, przy węzle 10 nm, producenci chipów mogą potrzebować zastosowania innej techniki rozszczepiania wysokości dźwięku: potrójnego wzoru.LELELE jest podobne do LELEW produkcji płytek, LELELE wymaga trzech niezależnych etapów litografii i etsu, aby zdefiniować jedną warstwę.

W projektowaniu, trójkątne wzory wymagają rozbicia pierwotnej warstwy na trzy maski.Z zewnątrz może wydawać się to nieszkodliweBudowanie algorytmów oprogramowania EDA do automatycznego rozkładania, kolorowania i sprawdzania warstw z potrójnym wzorowaniem jest wyzwaniem.Naruszenie trójkąta może być bardzo skomplikowane., a debugowanie może być trudne.

Tymczasem spacery są drugą główną kategorią wielowzorcowania.SADP/SAQP był wcześniej używany do rozszerzania flash NAND do węzła 1xnm i teraz wchodzi w pole logiczne.

SADP jest formą podwójnego wzoru.Proces SADP wykorzystuje jeden krok litografii wraz z dodatkowymi stopniami osadzenia i etsu, aby zdefiniować cechy podobne do spacerówW procesie SADP pierwszym krokiem jest tworzenie mandrels na podłożu. Następnie warstwa osadzenia pokrywa wzór.górna część poddawana jest stopniom polerowania chemicznego mechanicznego (CMP).

SAQP to zasadniczo dwa cykle technologii podwójnych wzorów spacerów ścian bocznych.Po pierwsze tworzą się równoległe linieTymczasem warstwy metalowe w DRAM i układach logicznych są bardziej złożone i nie mogą być osiągnięte za pomocą SADP/SAQP.Elastyczność projektowania SADP/SAQP jest również niższa niż LELE, natomiast technologie typu LELE wymagają wzorowania.

SAQP to skrót od Self-Aligned Quadruple Patterning.

Zgodnie z dostępnymi informacjami najczęściej stosowaną techniką jest samoregulowane czterokrotne wzorcowanie (SAQP) w celu wzorcowania cech o rozmiarach mniejszych niż 38 nm,oczekuje się, że osiągnie pasmo do 19 nm. Zasadniczo integruje wiele etapów procesu i został wykorzystany w wzorowaniu płetw FinFET i 1X DRAM.umożliwiają narysowanie linii początkowo oddzielonych o 80 nm w celu uzyskania linii oddalonych o 20 nm (efektywne osiągnięcie rozdzielczości 10 nm)Jest to znaczące, ponieważ znacznie przewyższa rozdzielczość dowolnego narzędzia litografii masowej produkcji, w tym EUV (które osiąga rozdzielczość 13 nm).

Proces ten naturalnie dzieli elementy na trzy grupy: rdzeń, powłokę i granicę (patrz rysunek 2).granica tworzy siatkę, która również musi być segmentowanaDlatego proces SAQP musi zakończyć się etapem litografii, który cięje lub przycina wcześniej zdefiniowane powłoki i cechy graniczne.rdzeń i granica.

W innym wariantzie przepływu procesu SAQP (zob. rysunek 3), cechy powłoki są w rzeczywistości pozostałym pierwszym materiałem rozkładowym, podczas gdy rdzeń i granica są różnymi materiałami,albo podłoża lub materiału wypełniającego luki,Dlatego na rysunku 2 są one przedstawione w różnych kolorach. Fakt, że są to różne materiały, oznacza, że można je wybierać.Oferuje to możliwości osiągnięcia niektórych wymagających wzorów.

Szczególnie przydatnym zastosowaniem jest połączenie minimalnego tonia i 2x minimalnych cech tonia.5Szczególnie trudną kombinacją są linie o minimalnej wysokości dźwięku z 2x minimalnymi przerwami dźwięku (patrz rysunek 4, po lewej stronie).Wzorzec dyfrakcji przerw jest znacznie słabszy w porównaniu do samych linii, ponieważ zajmują znacznie mniejszy obszar.Ich wydajność również pogarsza się znacznie szybciej w przypadku rozświetlenia.Z drugiej strony, poprzez selektywne etyrowanie, cechy maski mogą przechodzić przez linie pośrednie (patrz rysunek 4 po prawej stronie).To znacznie upraszcza cięcie i unika potencjalnych błędów umieszczania krawędzi, które mogą wystąpić podczas cięcia oddzielnie w dwóch miejscach.

W przypadku grawerowania selektywnego potrzebne są trzy maski - jedna do definiowania oddzielnych regionów A/B, druga maska do grawerowania selektywnego A, a trzecia maska do grawerowania selektywnego B.selektywne grawerowanie (w połączeniu z SAQP) pozwala również na większe tolerancje nakładania się i minimalną liczbę masek, umożliwiając w ten sposób połączenie minimalnego rozmiaru linii i przerw dwukrotnie większego od minimalnego rozmiaru linii, ułatwiając obsługę wielowzorcowości.

Podsumowując, wszystkie procesy wielowzorcowania samoregulowanego obejmują następujące kroki:

1. Drukowanie śladów mandryli.
2. Rośnie ściana boczna na wydrukowanych wzorach mandrel.
3. Usunięcie wzorów mandrel.
4. Rozwijanie końcowych wzorów między ścianami bocznymi.
5. Dodawanie bloków dielektrycznych w celu osiągnięcia pożądanego odstępu od końca do końca w celu.

6. W miarę postępu w kierunku bardziej zaawansowanych węzłów technologicznych, wzorowanie krytycznych warstw metalowych z bardziej agresywnymi tonami, takimi jak 32 nanometry,staje się niezwykle trudneZazwyczaj w tych warstwach BEOL tworzone są okopy, które następnie są wypełniane metalem w ostatnim etapie metalizacji.dodaje się pionowe warstwy blokujące prostopadłe do rowów, tworząc małe metalowe odległości od końca do końca.

   W branży rozważano różne opcje wzorowania najbardziej agresywnych warstw i bloków BEOL.Jedną z możliwości jest połączenie litografii zanurzenia z tym, co znane jest jako Metal Line Self-Aligned Quadruple Patterning (SAQP)Jednakże ta opcja wymaga trójblokowych masek i trójblokowego procesu litografii, co zwiększa koszty i złożoność proponowanego rozwiązania.Inną opcją jest bezpośrednie wykorzystanie litografii ultrafioletowej (EUVL) do wzorowania warstw metalowych BEOL w jednej ekspozycjiPodczas gdy ten bezpośredni proces integracji EUVL jest prosty i opłacalny, wierność (taką jak kształt) i zmienność wzorów, a także wytwarzanie masek, nie są wystarczająco dobre.Oczekuje się, że będą one bardzo trudne., zwłaszcza w przypadku bardzo małych odległości od końca do końca.