多模式问题7海里,5海里

继续依靠193海里浸没式光刻与多个模式变得更加困难,7和5 nm。

在各种分辨率增强技术的帮助下,光学光刻用深紫外准分子激光是主力模式技术在工厂自1980年代初。它是如此紧密地联系在一起的延续摩尔定律很难想象一个没有。但这项技术能继续多久还不清楚,考虑到预期的程度和广度问题在即将到来的节点。

半导体行业一直指望极端紫外线(EUV)光刻技术在过去的十年来规避193年我开始遇到的问题。例如,浸没式光刻技术需要双模式在16 nm / 14 nm和四模式7海里。计划工作,但他们提出一些新的重大挑战。额外的模式增加了周期时间和成本的光掩模的商店和工厂。这只是冰山的一角。

但如果芯片制造商扩展浸/多模式5海里,他们可能需要求助于unthinkable-octuple模式,普遍描述为一个噩梦般的计划被认为是笨拙的,成本太高。

7点和/或5 nm,另一种选择是EUV,据说简化了流模式。13.5纳米波长,EUV能够模式即使最好的细节和一个通过22纳米半个球场。如果EUV就绪,芯片制造商可能会使用EUV模式的一些关键特性,如接触和通过,与单一曝光7海里。但在5海里,他们需要EUV,加上多个模式方案。

然而,仍然被认为是何时或是否EUV将成为商业上可行。,考虑到不确定性与EUV行业必须继续开发多模式作为一个后备计划7点和/或5 nm。它甚至可能最终作为主要选择在这些节点。如果是这样,八倍的模式将成为现实。

更多的问题已经开始与193海里浸没表面。例如,当电线和设备被分成两个或两个以上的面具使用四或八倍的模式,它可以影响芯片的整体性能以及收益。

变化是另一个问题。”在每一个新节点的挑战是了解如何打印规格,”凯里Robertson说Calibre提取产品营销主管导师图形。“他们从来没有确切数字印刷。你招待其他结构,将不直观的增量。问题是理解金属会是什么样子,因为一个比另一个面具都有不同的变化。”

这个问题变得更糟的是与每一个新节点后22 nm。四模式,例如,印刷线路或设备比双模式更加困难。有更多需要面具。然后,面具必须分解成不同的部分,进而相互之上。

图1:双模式方案。来源:导师图形。

“那么这晶体管执行不同的从一个版本到另一个?16/7/5nm设备模型,你每次需要改造它,”罗伯森说。“有间接影响处理和应力影响硅。”

然后有问题覆盖,包括扫描仪的能力来调整各种掩模层准确地在彼此之上。覆盖都有自己的问题,从直线边缘粗糙度对齐。如果掩模对准了只是1海里可以改变设备的电特性,从性能和影响信号的完整性。

“叠加正变得越来越困难,”阿基》的首席执行官d2。“注册标记,例如,需要越来越多的更精确地写和阅读,除了所有的书写工具需要额外的位置精度在整个印刷表面。”

这有影响上游,尤其是在布图规划阶段在设计过程中。在旧的节点,可以混合和匹配的结构。但在高级节点,这些结构需要更仔细地排队占稍后在流中发生在制造业方面。和下游,上游更严格的设计规则定义能做些什么,从而影响从IP和记忆的选择,如何路由信号,以及有多少分化之间的芯片不同的芯片制造商。

“这绝对是一个部分的原因需要更精确的位置在每个面具,每个特性”》说。“是不够正确的关键维度的特性。你必须在正确的地方。每层数增加的曝光使得这个越来越困难。”

变化的问题
过程变化变得更加麻烦的在每一个新的流程节点。它会影响任何设备的基本维度,这些设备变得越来越糟的维度继续萎缩,查明问题发生时更加困难。

“有一个平均的问题,因为你需要处理一个相当长的痕迹,”格雷格·Yeric说:一个手臂的家伙。“你可能有偏差模式的死亡。在严重的多模式的时代,你可以有三个或四个错位问题,这可能影响电容和收益。”

而现有design-for-manufacturing (DFM)工具考虑这种变化合理数量的准确性,角落案件数量的增加在每个节点。这些问题通常是通过添加额外的电路,解决或保证金,设计。但在高级节点,利润率可能会对性能产生重大影响和所需的电力驱动信号通过更长和更薄的电线。它还可以改变设计的热特性,这是特别棘手finFET世界由于更高的动态功率密度。

”7和5 nm,翅片高度较高,所以被困的热量较高,”诺曼Chang说,副总裁和高级策略师有限元分析软件。“你也有越来越多的电线,可以互动的热迁移。在一个纳米,热量可以传播到另一个。如果你看看通道总线,有很多电线在一个小范围之内。热迁移效应,当地的温度可以高于预期。”

这种问题是分开对待制造业在过去。但在高级节点,其中许多问题收敛的方式设计的各个部分通过制造链之前从未考虑过。他们雪上加霜变异引起的多模式。

“双模式和四模式添加一个额外的组件的可变性,”杰米·谢弗说,至于产品线管理主管GlobalFoundries。“有可变性的失调建在最坏的角落。所以在7海里,backend-of-line电容是过度。RC延迟是一个巨大的性能限幅器和14 nm和28 nm。”

发现这些变化,变得更加困难,因为在7纳米结构并不是所有的电线暴露在不同的面具,并不是所有的相互作用是显而易见的。

大卫说:“变化非常微妙的油炸,首席技术官Coventor。“他们可能包括芯棒、剪切和通过。和互连多个面具的产品,所以你可能有一个复杂的数据路径从金属2到3到4,回到2和你处理交互电线上来自15个不同的面具,所有有更多的变化。你真的需要了解过程变异的表现最终结构,这是很困难的,因为许多的影响在统计上是不相关的。”

所以即使一个关键维度变化也许不会影响行结束曝光,它必须被视为一个不知名的角落里,因为它可能不是相关快线或慢线的角落。“这是一个巨大的问题,它变得疯狂复杂,“油炸说。“你需要穿过一个质量问题的180种可能的过程导致绳索抽变异。CD预算±1.5海里。覆盖是正负2海里。”

193年后我是什么?
EUV可以帮助大大在7海里,和英特尔和三星正押注该节点。台积电和GlobalFoundries不打算插入,直到5 nm-a决心可能将取决于各种各样的问题从成本到薄膜的可用性,光化性检验EUV掩,光阻的质量。

“考虑密度提高,过程简化和周期时间,EUV技术预计将是一个更好的7纳米光刻技术解决方案,“瞿Yan说,高级区域销售经理联华电子。“大量的行业仍在努力让EUV大规模生产。但193年浸已成为另一种方法,因为成熟的EUV 7纳米生产仍落后于预定计划。下一代193我接触的工具与小说十字线增强技术,逆光刻技术和光学邻近校正,以及先进的覆盖控制方法,正在开发7海里。然而,更多的挑战规则限制电路设计是不可避免的,除了缺陷控制。”

有问题多模式是否会被要求与EUV,。在这一点上,没有明确的答案。

“世界希望EUV不需要多个模式,“说d2》。“但需要精密的面具与EUV与193年比我更大。193我是盲目的细微差异的面具。只要当地平均水平的能量和位置预计通过保留了面具,小扰动不“看”到193年,我。EUV可以看到好多了。这将更为精确地反映存在的起伏的面具到晶圆上。”

Mask-writing直接使用正交或axis-parallel,直接在晶片边缘,他解释道,但它确实需要更长时间。有更多的功能相同的面具,和慢抵制需要使用写面具上的小功能准确、可靠。

“根据数据大小,多波束面具作家可能对这些类型的面具,优越”》说。“面具检查和修复与EUV掩将更加困难,因为较小的缺陷需要发现和修复,以防止这些缺陷出现在每一个芯片的晶片层。”

定向自组装可能发挥作用,。业内人士说,他们不具名,说真正的效力定向自组装在短期内不可能比模式治疗模式。DSA的模式将插入点,相比之下,可能在3 nm-if节点发生。

自对准方案也引起了人们的注意,尤其是通过。自对准双重模式和四模式使用一个光刻一步其次是沉积和蚀刻步骤定义特性。心轴上形成一个衬底,然后物质层上沉积和蚀刻形成间隔器。

图2:SADP金属过程中垫片是介质。来源:导师图形。

工厂,最大的挑战是执行精确的多模式方案。在SAQP,例如,spacer-based芯棒有三个独立的关键维度(CDs)。每个芯棒必须相同的cd。如果它们不匹配,有多余的音高和可变性问题设备行走。

“减轻问题的方法之一是使用自对准通过在早期,“胳膊的Yeric说。“通过一致的金属顶部边缘线,可以在底部自对准。使其不受一个短路的问题。所以通过一件事完全一致。另一个改进将气隙。英特尔声称使用空气间隔电容改善17%。英特尔之外没有人看到这样的数字,但它确实提供良好的抗性改良。”

所有这一切需要改变设计到制造流程,。

"我们还会看到DFM承担一个更详细的角色在进入每一个通过的血液和内脏,“说Coventor油炸。“DFM已经达到更深层次的。我们为终极密度自动设计系统,最快时间解决方案。但是现在设计方面是光年前的过程。DFM是一条腿,需要加强。”

其他问题
多模式还带来了其他问题。首先,很简单,有太多的面具在每一个新的节点。减缓吞吐量的面具店,错误的可能性将增加,并提高了成本。据估计,EUV 9到12之间将使7纳米光刻技术步骤,使用193我有34起。

多模式也会降低第二来源的衍生品设计的可能性。“你不会船设计的一个铸造和设计B的一个不同的铸造,”迈克尔说白色,产品营销主管Calibre物理验证导师图形。“一方面有独特的每个铸造模型。另一方面,你建模的面具是广泛的。和多模式,变得太硬。”

怀特指出,90家公司搬到高级的节点,35岁的他们已经在做某种形式的多模式。他们都将做多模式7海里。

结论
根据这些问题与多模式,即使是最坚定的批评者EUV希望它成功部署在7和5 nm。DSA利用率将继续增长,而且可能有下一代光刻技术的机会,包括多波束eBeam光刻互补的电子束光刻和Nanoimprint光刻。

但至少在短期内,193我已经跑过去其预期的生活现实的能力,变得不那么知名的和值得信赖的解决方案和更多的麻烦制造者,需要越来越多的关注。这是一个运行情况光刻碰壁的物理,和物理是赢。

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