使用semi-damascene方法与自对准模式应对即将到来的缩放挑战。
当我们接近1.5 nm节点,将新的BEOL设备集成挑战。这些挑战包括需要较小的金属球,以及对新流程的支持。流程修改提高钢筋混凝土性能,减少边缘位置错误,并使具有挑战性的制造过程都是必需的。为应对这些挑战,我们调查的可能性使用semi-damascene方法与自对准模式为BEOL 1.5 nm节点。一套新的BEOL设备集成面具是在Imec电气评价单波纹和双波纹的模块。新面具集金属球14和16 nm(目标最小金属螺距为1.5 nm节点BEOL),连同18海里,20 nm和22纳米金属球。后者允许进程窗口评估。
的CoventorSEMulator3D虚拟制造平台被用来描述下一代semi-damascene流程以及调查过程的假设和挑战BEOL设备集成使用新的面具集。额外的推进器提高钢筋混凝土性能和改善生产过程使用新的面具也模拟和测试集。
semi-damascene方法与自对准模式,提出了使用一个缺口填补选项和一个间隔拉选项。
间隔拉选项需要一个选择性腐蚀过程。区域选择性沉积(ASD)是最好的沉积选择填充LE2差距。图1(一个)显示一个缺口填补过程的概要文件,以及间距器的位置和LE1核心的方法。SEMulator3D软件用于更好地理解的挑战缺口填补选项和间隔拉选项。
图1:缺口填补和间隔拉选项为1.5 nm节点模式的过程。
SEMulator3D虚拟制造也用来模拟semi-damascene流程。图2描述了使用仿真开发的流程。金属上使用一个SALELE选项2和连接到印刷金属3使用EUV光刻。模拟流程被用来进行灵敏度分析的金属2模式和金属2 - 3连接。
图2:一个流程流semi-damascene BEOL设备集成使用新的面具。
图3描述了过程支持者也上启用新面具集。使用SEMulator3D,这些面具设置过程支持者也模拟和分析的可行性和性能。
图3:1.5 nm节点过程助推器上启用面具集。
通过调整金属线的高度,我们可以充分优化钢筋混凝土性能(图4)。这种灵活性在金属线高度使用直接蚀刻金属线是可能的。高金属线低电阻和高电容和可能有利于电力线路和线长信号。短金属线高阻和低电容和信号线路可能是最有利的。对这个概念的初步分析是评估使用Coventor SEMulator3D。
图4:混合高度调整为RC产品性能进行了优化。
自对准模式技术首次引入14 nm节点的互连技术。自对准模式创建平行的金属线,需要削减生产功能设备。边缘位置误差(EPE)削减面具是具有挑战性的,并在10和7 nm节点一块自对准技术开发扩展覆盖¾螺距公差。1.5纳米技术节点,我们期望这种自对准技术需要扩展到通过层的边缘位置错误(EPE)将极具挑战性。Coventor SEMulator3D再次调查不同的选项用于同时在1.5 nm节点通过组合(图5)。
图5:半波纹自对准通过改善覆盖对齐。
介绍了空气间隙波纹,但需要一个额外的蚀刻步骤去除ILD。直接金属腐蚀,ILD沉积的过程。是可能的目标一个沉积过程,掐断了二氧化硅在紧张,导致气隙的形成。形成空气间隙的基本建模仿真研究,与额外的模拟项目计划。在最初的流程流,我们模拟一个简单的气隙填补氧化紧随其后的是一个空白填补和CMP。我们使用SEMulator3D模拟这一过程流(图6)。
图6:气隙形成过程模拟。
对于传统的波纹,长宽比通常仅限于~ 2。在这方面比之外,很难沉积金属线没有空隙的形成。直接金属腐蚀,金属的高度是有限的腐蚀过程和5或更大的长宽比是可能的。高级节点,这是一个重要的升压过程的阻力增加而降低维度。增加金属的高度是一个重要的方式继续抵抗缩放。直接金属腐蚀过程的一个关键挑战是减少硬掩模在蚀刻消费。我们使用的建模这一挑战Coventor SEMulator3D。
可以使用不同的金属线和通过。这可以减少整体阻力和正在探索Imec作为他们的未来的研究的一部分。
Coventor SEMulator3D是用于定义和模拟BEOL流程1.5 nm节点。基于这些模拟的结果,设计规则建立了一套新的面具,面具是成功录音期间使用推荐的工艺流程模拟。性能支持者如完全自对准通过、高纵横比的金属线,在硅和空气间隙也证明,这些概念的原始IP使用SEMulator3D开发的模拟。这些模拟的结果有引导先进节点开发活动在Imec,硅的实际结果。
作者欣然承认马丁·奥图尔和Imec与Coventor分享这项工作。
这项研究受到了IT2 ECSEL共同事业。
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