Kendini hizalayan dörtlü desenleme (SAQP) teknolojisi nedir?

Çoklu desenleme, çip üretimindeki litografik sınırlamaların üstesinden gelmek için kullanılan bir tekniktir.Çoklu desenleme, çip üreticilerinin IC tasarımlarını 20 nanometre ve daha küçük boyutlarda görüntülemelerini sağlar.

Genel olarak, çoklu desenleme iki ana kategoriye sahiptir: ton bölme ve aralıklayıcılar.Aralıklayıcılar kendi kendine hizalı çift düzenleme (SADP) ve kendi kendine hizalı dörtlü düzenleme (SAQP) içerir.. Hem ton bölünmesi hem de spacer teknikleri sekizli desenlere kadar uzanabilir.

İlk tip, ton bölünmesi, öncelikle mantıkta kullanılır.Çift desenleme neredeyse her zaman litho-etch-litho-etch-litho-etch (LELE) pitch bölme işlemini ifade eder.. Wafer üretiminde, LELE tek bir katmanı tanımlamak için iki bağımsız litografi ve kazım aşamasını gerektirir. Sematech'e göre, LELE pitch'i% 30 oranında azaltabilir.LELE, litografide işlem adımlarını ikiye katladığı için pahalı olabilir.

Başlangıçta, bu teknik tek bir pozla basılamayan düzenleri iki daha düşük yoğunluklu maskeye ayırır.Bu iki daha kaba kalıp oluşturur.Wafer üzerinde daha iyi görüntülemeyi sağlamak için birleştirilmiş ve üst üste yatırılmışlardır.

LELE (yani, çift düzenleme) tasarımcılar için yeni düzenleme, fiziksel doğrulama ve hata ayıklama gereksinimleri ortaya koyar.Renkler maske katmanlarına aralıklama gereksinimlerine göre atanır.Maske katmanları, orijinal çizilmiş düzenden iki yeni katmana bölünür veya parçalanır.

Metodolojide önemli bir karar, tasarımcıların "renksiz" bir tasarım akışını takip edip etmek istemediğidir.Bir çok ayrıştırma seçeneği arasından seçim yapmakTabii ki, herhangi bir tasarım akışı takas gerektirir.

20 nanometrelik düğümde, dökümhaneler birkaç farklı çift desenli tasarım akışını kullanıyor.Daha yaygın akışlardan biri aslında tasarım ekibinin katmanlarını iki renge ayırmasını gerektirmez.Ancak, bazı durumlarda, tasarımcılar renk atamalarının ne olduğunu bilmek isteyebilirler. Bu mantıklı görünse de, çift desenli renkleri görmek hata ayıklama verimliliğini potansiyel olarak azaltabilir.

Bu arada, 10nm düğümde, çip üreticilerinin başka bir tonluk bölme tekniğine dönmeleri gerekebilir.LELELE, LELE'ye benzer.Wafer üretiminde, LELELE tek bir katmanı tanımlamak için üç bağımsız litografi ve kazım aşamasını gerektirir.

Tasarımda, üçlü desenleme, orijinal tabakayı üç maskeye ayırmayı gerektirir.Üçlü düzen dıştan zararsız görünebilirÜçlü düzenleme ile katmanları otomatik olarak parçalayacak, renklendirecek ve kontrol edecek EDA yazılım algoritmaları oluşturmak zor bir iştir.Üçlü düzen ihlalleri çok karmaşık olabilir., ve hata ayıklama zor olabilir.

Bu arada, spacerler, çoklu desenlemenin ikinci ana kategorisidir. SADP ve SAQP olarak da bilinir.SADP/SAQP daha önce 1xnm düğümüne NAND flaşını genişletmek için kullanıldı ve şimdi mantık alanına giriyor.

SADP, bazen pitch bölünmesi veya yan duvar destekli çift düzenleme olarak adlandırılır.SADP işlemi, aralıklara benzer özellikleri tanımlamak için ek deppozisyon ve kazım adımlarıyla birlikte bir litografi adımı kullanırSADP işleminde, ilk adım substrat üzerinde mandreller oluşturmaktır. Daha sonra, bir çökme tabakası örneği kaplar. Depolama tabakası sonra çizilmiştir, aralıklar oluşturur. Son olarak, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda, bu yapıda.Üst kısmı kimyasal mekanik cilalama (CMP) adımlarına maruz kalır..

SAQP, esasen iki döngüden oluşan bir yan duvar aralıklı ikili desenleme teknolojisidir. Flaş veya finFET'teki olanlar da dahil olmak üzere basit desenler SADP veya SAQP'de gerçekleştirilmektedir.Önce paralel çizgiler oluşur.Bu arada, DRAM ve mantık yongalarındaki metal katmanlar daha karmaşıktır ve SADP/SAQP ile elde edilemez.SADP/SAQP'nin tasarım esnekliği de LELE'den daha düşüktür., LELE tipi teknolojiler ise biçimlendirme yoluyla gereklidir.

SAQP, Self-Aligned Quadruple Patterning anlamına gelir.

Mevcut bilgiye göre, Self-Aligned Quadruple Patterning (SAQP), 38 nm'den küçük dalgaları olan özelliklerin desenlenmesi için en yaygın kullanılan tekniktir.19 nm'ye kadar olan dalgalanmalara ulaşması bekleniyorTemel olarak çoklu süreç adımlarını entegre eder ve FinFET ve 1X DRAM yüzgeçlerinin desenlenmesinde kullanılmıştır.Başlangıçta 80 nm uzaklıkta çizilen çizgilerin 20 nm uzaklıkta çizgilerle sonuçlanmasına izin verir (etkili olarak 10 nm çözünürlük elde eder)Bu, EUV (13 nm çözünürlüğe ulaşıyor) dahil olmak üzere herhangi bir seri üretim litografi aracının çözünürlüğünü çok geçtiği için önemlidir.

Bu süreç doğal olarak özellikleri üç gruba ayırır: çekirdek, kabuk ve sınır (Şekil 2'ye bakın).Sınır da segmentlenmesi gereken bir ızgara oluştururBu nedenle, SAQP işlemi, daha önce tanımlanmış kabuk ve sınır özelliklerini kesen veya kesen bir litografi adımı ile sona ermelidir.çekirdek ve sınır.

SAQP işlem akışının başka bir varyantında (Şekil 3'e bakın), kabuğun özellikleri aslında geriye kalan ilk uzaklaştırma malzemesidirken, çekirdek ve sınır farklı malzemelerdir.ya substrat ya da boşluk doldurma malzemesiDolayısıyla, şekil 2'de farklı renklerle temsil edilirler. Farklı malzemeler olmaları, seçici olarak kazınmalarını gerektiriyor.Bu, bazı zorlu kalıpları elde etmek için fırsatlar sunuyor..

Özellikle yararlı bir uygulama, asgari tonlama ve 2x asgari tonlama özelliklerinin kombinasyonudur. Bu kombinasyon tipik olarak k1 < 0 ile tek maruziyetlerde yasaktır.5Özellikle zorlu bir kombinasyon, 2x minimum pitch kesintileri ile minimum pitch çizgileri (Şekil 4'e bakın, solda).Kesintilerin difraksiyon kalıbı, çizgilerin kendilerinden çok daha zayıf çünkü çok daha küçük bir alanı işgal ediyorlar.Bu kombinasyon da asistan özellikleriyle sabitlenemez, çünkü minimum ton çizgilerini elde etmek için onları yerleştirmek için yer yoktur.Öte yandan, seçici kazım yoluyla, maske özellikleri ara çizgilerden geçebilir (sağdaki Şekil 4'e bakın).Bu büyük ölçüde kesimi kolaylaştırır ve iki yerde ayrı kesim sırasında oluşabilir potansiyel kenar yerleştirme hataları önler.

Selektif kazım için üç maske gereklidir - biri ayrı A / B bölgelerini tanımlamak için, ikinci maske A selektif kazım için ve üçüncü maske B selektif kazım için.Selektif kazım (SAQP ile birlikte) daha büyük üst üste geçiş toleranslarına ve minimum sayıda maskeye izin verir, böylece minimum çizgi tonlamasını ve en az çizgi tonlamasının iki katı kesintilerini birleştirmeyi mümkün kılar, bu da çoklu desenlemeyi daha kolay yönetir.

Özetle, tüm kendi kendine uyumlu çoklu desenleme süreçleri aşağıdaki adımları içerir:

1. Mandrel izlerini yazdırıyorum.
2. Basılı mandrel desenlerinde yan duvarlar büyüyor.
3. Mandrel desenlerini çıkarıyorum.
4. Yan duvarlar arasında son üretilen desenleri geliştiriyorum.
5. Son hedefte istenen uçtan ucu mesafeye ulaşmak için dielektrik bloklar eklemek.

6. Daha gelişmiş teknolojik düğümlere doğru ilerledikçe, 32 nanometre gibi daha agresif tonlamalarla kritik arka uç hat (BEOL) metal katmanlarını şekillendirerek,Çok zor oluyor.Tipik olarak, BEOL katmanlarında hendekler oluşturulur ve son metalleşme aşamasında metalle doldurulur.Çukurlara dik dikey engelleme katmanları eklenir., küçük metal uçtan ucu mesafelerini oluşturur.

   Endüstri içinde, en agresif BEOL katmanlarını ve bloklarını düzenlemek için çeşitli seçenekler düşünülmüştür.Bir seçenek, daldırma litografisini Metal Line Self-Aligned Quadruple Patterning (SAQP) olarak bilinen şeyle birleştirmektir.Ancak bu seçenek üçlü blok maskeleri ve üçlü bir litografi süreci gerektirir, bu da önerilen çözümün maliyetini ve karmaşıklığını artırır.Başka bir seçenek, BEOL metal katmanlarını tek bir pozlamada şekillendirmek için doğrudan Ekstrem Ultraviyole Litografi (EUVL) kullanmaktır.Bu doğrudan EUVL entegrasyon süreci basit ve uygun maliyetli olsa da, kalıpların sadakati (örneğin şekli) ve değişkenliği ve maske imalatı,Çok zor olacaklar.Özellikle çok küçük uçtan ucu mesafeler için.