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多个模式

一种在20nm及以下成像IC设计的方法。
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多重图案是一种技术,克服了光刻在芯片制造过程中的限制。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。
基本上,多重模式主要有两类:音高分割和间隔。音高分割是一个综合性术语,包括双重模式和三重模式技术。同时,间隔器还包括自对准双模式(SADP)和自对准四模式(SAQP)。音高分割和间隔技术都可以扩展到八元组模式。

第一种类型,音调分裂,主要用于逻辑。音调分裂最常见的形式是双重模式。根据Mentor Graphics的说法,“在设计方面,‘double patterning’几乎总是指的是石刻-蚀刻-石刻(LELE)沥青分割过程。”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。

LELE,或者说双重模式,对设计人员施加了新的布局、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。

与此同时,在10nm节点上,芯片制造商可能需要转向另一种间距分割技术——三重模式。三种模式的一种形式是蚀刻-蚀刻-蚀刻-蚀刻(LELELE)。乐乐和乐乐相似。在晶圆厂,LELELE需要三个独立的光刻和蚀刻步骤来定义一个单层。

在设计方面,三重模式需要将原始层分解为三个蒙版。三个面具的形状在制造过程中结合起来,形成最终的形状。三重模式从表面上看可能无伤大雅,但潜在的混乱就在内部。构建一个EDA软件算法来自动分解、着色和使用三重模式检查图层是很有挑战性的。三重模式违反可能相当复杂,调试可能很困难。

同时,间隔是多模式的第二个主要类别。它也被称为SADP和SAQP。SADP/SAQP曾被用于将NAND闪存扩展到1xnm节点,现在正转向逻辑。

SADP是一种双重模式。它有时被称为音高划分或侧壁辅助的双重模式。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。

SAQP基本上是侧壁间隔双模式技术的两个循环。简单的图案,包括闪存中的图案或finfet中的鳍,都是用SADP或SAQP完成的。在这种技术中,形成单独的平行线,然后进行切割。与此同时,DRAM和逻辑芯片中的金属能级更加复杂,无法用SADP/SAQP完成。这些金属层需要LELE。SADP/SAQP的设计灵活性也低于LELE。lele型工艺需要孔型图案。

页面内容最初由Mentor Graphics公司


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