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双模式

一种使用多次激光的制模技术。
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双重模式是一种常见的多重模式技术。今天的单次曝光,193nm波长光刻在40nm半距处达到了物理极限。多重制模使芯片制造商能够在20nm及以下对IC设计进行成像。

根据Mentor Graphics的说法,通常情况下,双重模式指的是晶圆厂中的光刻-蚀刻-光刻(LELE)沥青分割过程。双模式还包括一种称为自对齐双模式(SADP)的间隔技术。

在晶圆厂,LELE需要两个单独的光刻和蚀刻步骤来定义一个单层。Sematech公司称,LELE可以减少30%的音高。但LELE可能很昂贵,因为它在光刻流程中增加了一倍的工艺步骤。最初,这种技术将不能用一次曝光打印的布局分开,形成两个低密度的掩模。然后,它使用两个单独的曝光过程。这又形成了两种大致的模式。它们被组合和叠加,这使得晶圆上的单个图像更精细。

双重模式还对设计人员提出了新的布局、物理验证和调试要求。例如,在设计方面,蒙版层根据间距要求分配颜色。蒙版图层从最初绘制的布局中拆分或分解为两个新的图层。

一个关键的方法决策就像你是否希望设计师看到颜色一样基本——“无色”设计流程。另一种选择是双色流程,设计师在几个分解选项中选择一个,取出两个掩模。当然,任何设计流程都需要权衡。

在20nm工艺上,晶圆代工厂采用了几种不同的双模制程设计流程。一个更常见的流程实际上不需要设计团队将其层分解为两种颜色。然而,在有些情况下,设计师可能想知道颜色分配将是什么。尽管这听起来很合理,但看到双重模式颜色很可能会降低调试效率。

拼接的使用可以极大地减少设计人员必须解决的双模式分解违规的数量。然而,拼接也显著增加了复杂性——分解工具必须处理许多额外的设计规则来生成合法的拼接,并知道如何在着色过程中正确使用它们。自动化缝纫生成和层分解的最初挑战是:1)在工具语言的语法中捕获这些约束,2)遵循复杂的规则组合。

双模式设计中最大的挑战之一是理解和调试违规循环。与DRC错误不同,错误通常有多个解决方案。当然,多重选项的问题在于,并非所有选项都是平等的——有些选项比其他选项更好。

同时,SADP或间隔器是另一种双重模式技术。SADP曾被用于将NAND闪存扩展到1xnm节点,现在正转向逻辑领域。

SADP工艺使用一个光刻步骤和额外的沉积和蚀刻步骤来定义一个类似间隔的特征。在SADP工艺中,第一步是在基板上形成芯轴。然后,在图案上覆盖一层沉积层。然后蚀刻沉积层,从而形成间隔层。最后,顶部部分经过化学机械抛光(CMP)步骤。

简单的图案,包括闪存中的图案或finfet中的鳍,都是用SADP或该技术的另一版本,自对齐四重图案(SAQP)完成的。在这两种技术中,单独的平行线被形成,然后被切割。

DRAM和逻辑芯片中的金属能级更加复杂,不能用SADP或SAQP完成。这些金属层需要LELE。SADP和SAQP的设计灵活性也低于LELE。孔型花纹需要乐乐型工艺。


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