تکنولوژی مدل سازی چهارگانه خود-مستقیم (SAQP) چیست؟

چند الگویی یک تکنیک برای غلبه بر محدودیت های لیتوگرافیک در تولید تراشه است. امروز، یک نوردهی، لیتوگرافی طول موج 193nm به حد فیزیکی خود در 40nm نصف می رسد.چند الگوی سازی به تولید کنندگان تراشه امکان می دهد تا طرح های IC را در 20 نانومتر و کمتر تصویر کنند.

به طور کلی، الگوهای چندگانه دو دسته اصلی دارد: تقسیم پچ و فاصله گذاری. تقسیم پچ یک اصطلاح جامع است که شامل تکنیک های الگوهای دوگانه و سهگانه است. در همین حال،فاصله دهنده ها شامل الگوهای دوگانه خود هماهنگ (SADP) و الگوهای چهارگانه خود هماهنگ (SAQP)هر دو تکنیک تقسیم ارتفاع و فاصله گذاری می توانند به الگوهای هشتگانه گسترش یابند.

نوع اول، تقسیم ارتفاع، عمدتاً در منطق استفاده می شود. رایج ترین شکل تقسیم ارتفاع الگوی دوگانه است. در طراحی،الگوی دوگانه تقریباً همیشه به فرآیند شکاف دیگ (LELE) اشاره دارد.در تولید وافرهای LELE نیاز به دو مرحله لیتوگرافی مستقل و حکاکی برای تعریف یک لایه واحد دارد. با توجه به Sematech، LELE می تواند پچ را 30٪ کاهش دهد.LELE می تواند گران باشد زیرا مراحل فرآیند را در لیتوگرافی دوبرابر می کند.

در ابتدا، این تکنیک طرح هایی را که نمی توانند با یک نوردهی چاپ شوند به دو ماسک کم چگالی جدا می کند. سپس، دو فرآیند نوردهی جداگانه را به کار می گیرد.این دو الگوی خشن تر را تشکیل می دهدآنها با هم ترکیب شده و پوشش داده شده اند تا امکان تصویربرداری دقیق تر در وفر را فراهم کنند.

LELE (به عنوان مثال، الگوی دوگانه) طرح های جدید، تأیید فیزیکی و نیازهای عیب یابی را برای طراحان ایجاد می کند. به عنوان مثال، در طراحی،رنگ ها بر اساس الزامات فاصله گذاری به لایه های ماسک اختصاص داده می شوند.لایه های ماسک به دو لایه جدید از طرح اصلی کشیده شده تقسیم می شوند.

یک تصمیم کلیدی در روش این است که آیا طراحان می خواهند یک جریان طراحی "بی رنگ" را دنبال کنند. گزینه دیگری جریان دو رنگی است، که در آن طراحان دو ماسک را قرار می دهند،انتخاب از میان چندین گزینه تجزیهالبته، هر جریان طراحی نیاز به مبادلات دارد.

در گره ۲۰ نانومتری، کارخانه های ریخته گری از چندین جریان طراحی الگوی دوگانه مختلف استفاده می کنند.یکی از جریان های رایج در واقع نیاز به تیم طراحی برای تجزیه لایه های خود را به دو رنگبا این حال، در برخی موارد، طراحان ممکن است بخواهند بدانند که تعیین رنگ چیست. در حالی که این منطقی به نظر می رسد، دیدن رنگ های دوگانه می تواند به طور بالقوه کارایی عیب یابی را کاهش دهد.

در همین حال، در گره 10 نانومتری، تولیدکنندگان تراشه ممکن است نیاز به استفاده از تکنیک دیگری برای تقسیم ارتفاع داشته باشند.LELELE شبیه به LELE استدر ساخت وافره، LELELE نیاز به سه مرحله لیتوگرافی مستقل و حکاکی برای تعریف یک لایه واحد دارد.

در طراحی، الگوی سه گانه نیاز به شکستن لایه اصلی به سه ماسک دارد. اشکال این سه ماسک در طول تولید ترکیب می شوند تا شکل نهایی را تشکیل دهند.الگوی سه گانه ممکن است از بیرون بی ضرر به نظر برسدساخت الگوریتم های نرم افزاری EDA برای تجزیه، رنگ و چک کردن لایه ها با الگوهای سه گانه یک چالش است.نقض الگوهای سه گانه می تونه خیلی پیچیده باشه، و عیب یابی می تواند دشوار باشد.

در همین حال، فاصله ها دومین دسته اصلی از چند الگوی هستند. این همچنین به عنوان SADP و SAQP شناخته می شود.SADP/SAQP قبلا برای گسترش فلش NAND به گره 1xnm استفاده می شد و اکنون وارد میدان منطق شده است.

SADP یک شکل از الگوی دوگانه است. گاهی اوقات آن را تقسیم پچ یا الگوی دوگانه با کمک دیوار جانبی نامیده می شود.فرآیند SADP از یک مرحله لیتوگرافی همراه با مراحل اضافی رسوب و حکاکی برای تعریف ویژگی های مشابه با فاصله استفاده می کنددر فرآیند SADP، اولین قدم تشکیل mandrels بر روی زیربنای است. سپس، یک لایه رسوب الگوی را پوشش می دهد. لایه رسوب پس از آن بریده می شود، ایجاد فاصله. در نهایت،قسمت بالای آن از مراحل پولیش میکانیکی شیمیایی (CMP) استفاده می شود..

SAQP اساساً دو چرخه از فناوری الگوی دوگانه فاصله دهنده دیواری است. الگوهای ساده، از جمله آنهایی که در فلش یا finFET انجام می شوند، در SADP یا SAQP انجام می شوند. در این تکنیک،خطوط موازی اول شکل می گیرنددر همین حال، لایه های فلزی در تراشه های DRAM و منطق پیچیده تر هستند و نمی توانند از طریق SADP / SAQP به دست آیند. این لایه های فلزی نیاز به LELE دارند.انعطاف پذیری طراحی SADP/SAQP نیز کمتر از LELE است، در حالی که فن آوری های LELE نیاز به الگوی از طریق دارند.

SAQP مخفف از الگوی چهارگانه خودبسته است.

بر اساس اطلاعات موجود، الگوی چهارگانه خود-مستقیم (SAQP) گسترده ترین روش مورد استفاده برای الگوهای ویژگی با پچ های کوچکتر از 38 نانومتر است.انتظار می رود تا 19 نانومتر ارتفاع داشته باشد.. این اساساً چندین مرحله فرآیند را ادغام می کند و در الگوهای FinFET و 1X DRAM استفاده شده است. این مراحل ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است ،اجازه می دهد که خطوطی که در ابتدا 80 نانومتر از هم فاصله دارند، به خطوط با فاصله 20 نانومتر منجر شوند (به طور موثر به وضوح 10 نانومتر می رسد)این بسیار مهم است زیرا وضوح آن از هر ابزار تولید انبوه لیتوگرافی، از جمله EUV (که به وضوح 13 نانومتر می رسد) بسیار بیشتر است.

این فرآیند به طور طبیعی ویژگی ها را به سه گروه تقسیم می کند: هسته، پوسته و مرز (شکل 2 را ببینید). پوسته به طور طبیعی حلقه هایی را تشکیل می دهد که نیاز به برش دارند. به طور مشابه،مرز یک شبکه را تشکیل می دهد که همچنین نیاز به بخش بندی داردبنابراین فرآیند SAQP باید با یک مرحله لیتوگرافی به پایان برسد، که پوسته و ویژگی های مرزی را که قبلاً تعریف شده است، برش می دهد یا برش می دهد. در مقابل، فرآیند قدیمی SADP فقط دو گروه داشت:هسته و مرز.

در یک نوع دیگر از جریان فرآیند SAQP (شکل 3) ، ویژگی های پوسته در واقع باقی مانده اولین مواد فاصله دهنده هستند، در حالی که هسته و مرز مواد مختلف هستند،یا زیربنای یا مواد پر کردن شکافبنابراین، آنها با رنگ های مختلف در شکل 2 نشان داده می شوند. این واقعیت که آنها مواد مختلف هستند نشان می دهد که آنها می توانند به طور انتخابی حک شده باشند.این فرصت هایی را برای دستیابی به برخی از الگوهای چالش برانگیز فراهم می کند.

یک برنامه کاربردی به ویژه مفید ترکیبی از ویژگی های حداقل ارتفاع و 2x حداقل ارتفاع است. این ترکیب به طور معمول در قرار گرفتن در معرض یکبار با k1 < 0 ممنوع است.5یکی از ترکیب های بسیار دشوار، خطوط کمترین ارتفاع با 2x حداقل قطعیت ارتفاع است (شکل 4 چپ را ببینید).الگوی بازتاب وقفه ها بسیار ضعیف تر از خطوط خود است زیرا آنها یک منطقه بسیار کوچکتر را اشغال می کنندهمچنین عملکرد آنها در حالت عدم تمرکز بسیار سریعتر خراب می شود. این ترکیب نیز نمی تواند با ویژگی های کمک ثابت شود زیرا جایی برای قرار دادن آنها برای دستیابی به خطوط حداقل ارتفاع وجود ندارد.از طرف دیگر، از طریق حکاکی انتخابی، ویژگی های ماسک می توانند از طریق خطوط متمایز عبور کنند (شکل 4 را ببینید).این به طور قابل توجهی برش ساده و جلوگیری از اشتباهات قرار دادن لبه بالقوه است که ممکن است در هنگام برش جداگانه در دو مکان رخ دهد.

برای حکاکی انتخابی، سه ماسک لازم است - یکی برای تعریف مناطق جداگانه A / B، ماسک دوم برای حکاکی انتخابی A و ماسک سوم برای حکاکی انتخابی B. با این حال،حکاکی انتخابی (در ترکیب با SAQP) همچنین اجازه می دهد تا تحمل های همپوشانی بزرگتر و حداقل تعداد ماسک ها، به این ترتیب امکان ترکیب کمترین خط و وقفه ها در دو برابر کمترین خط را فراهم می کند، و مدیریت چند الگوی را آسان تر می کند.

به طور خلاصه، تمام فرآیندهای چند الگوی خود محور شامل مراحل زیر است:

1. رد پاچه ها رو چاپ ميکنم
2. ديوارهاي جانبي روي الگوهاي چاپ شده ي لوله رشد مي کنند.
3. از الگوي لوله ها خلاص شدم.
4. در حال ساخت الگوهای نهایی بین دیوارهای جانبی هستند.
5. اضافه کردن بلوک های دی الکتریک برای دستیابی به فاصله مطلوب از نوک به نوک در هدف نهایی

6. با پیشرفت ما به سمت گره های پیشرفته تر تکنولوژی، الگویی از لایه های فلزی پشت خط (BEOL) با ارتفاعات تهاجمی تر، مانند 32 نانومتر،خیلی سخت میشهبه طور معمول، خندق ها در این لایه های BEOL ایجاد می شوند، که سپس در مرحله نهایی فلز سازی با فلز پر می شوند.لایه های عمودی مسدود کننده عمودی به خندق اضافه می شوند، ایجاد فاصله های فلزی کوچک از نوک به نوک.

   در داخل صنعت، گزینه های مختلفی برای الگوی لایه ها و بلوک های BEOL تهاجمی در نظر گرفته شده است.یکی از گزینه ها ترکیب لیتوگرافی غوطه ور شدن با آنچه که به عنوان شناخته شده است خط فلزی خود تراز چهارگانه الگوی (SAQP)با این حال، این گزینه نیاز به ماسک های بلوکی سه گانه و یک فرآیند لیتوگرافی سه گانه دارد که هزینه و پیچیدگی راه حل پیشنهادی را افزایش می دهد.گزینه دیگر استفاده مستقیم از لیتوگرافی ماوراء بنفش است (EUVL) برای الگوی لایه های فلزی BEOL در یک قرار گرفتن در معرضدر حالی که این فرآیند یکپارچه سازی مستقیم EUVL ساد