将EUV杀多模式?

当我第一次开始着手double-patterning (DP)工具早在2010年底,已经有传言称它可能是徒劳的,或者至少,非常短暂的项目,因为极端的紫外线(EUV)光刻近在眼前,让所有多模式(MP)过时了。当我开始我的第七年在这个项目中,我可以清楚地听到回声的马克·吐温,议员的死亡的报告是过分夸大了!事实上,相反的似乎发生,随着越来越多的多模式过程被开发。

图1显示了几乎爆炸性增长议员正在检验技术,开发和部署在铸造厂我们把从20纳米7纳米技术节点,并期待5海里。即使是现在,它仍然是不清楚EUV将及时为5 nm tape-outs。

图1:多模式技术通过技术节点的增长

在20 nm,普遍的看法是做double-patterning的成本和复杂性会严重限制设计公司的数量,可以搬到铸造厂,节点,它将难以收回投资工厂产能。当然,有一个20 nm的采用率较慢,与之前的节点,但是随着时间的推移,一个很大型的客户进入多模式节点。在16/14nm FinFETs的出现似乎是一个重要的动力。我甚至看到一些公司传统上几个节点前沿过程背后的用户突然决定跳进这些节点,跨越多个节点。

现在,随着7海里开始投入生产,其中一些相同概念的复杂性挑战的成本被再次表示。在最近的一次采访中,克雷格的孩子,高级经理和副主任GlobalFoundries的先进技术开发集成单元,提出以下意见。

“7海里,集成计划非常复杂。掩码数是通过屋顶。如果你看的后端,面具计数等于不久以前是什么面具占整个过程。通过屋顶和成本。”[1]

7海里确实变得更加昂贵和复杂,因为不仅需要使用DP,而且三模式(TP),四模式(QP)和自对准双模式(SADP)多模式技术。有很多面具在7海里过程比有16/14nm过程。这一事实不仅燃料担心一些客户可能采用这个节点,而且燃料转换为EUV光刻。然而,事实是,当前状态的EUV光刻技术能力,这些先进的多模式技术仍然比使用EUV更划算。

图2显示了一个规范化的硅片成本的比较各种模式技术,所估计的东京电子有限公司(电话)。显然,193多模式处理成本大大超过单井网193我过程,但从今天开始,单井网EUV过程是更昂贵的比任何其他技术。

图2:归一化晶片的成本加法器不同模式方案[2]

您可能已经注意到,其中包括一个多模式版本的EUV比较。为什么?由于持续的延迟生产部署的EUV光刻,最前缘技术节点上沥青层与单井网EUV不得打印。

图3显示了这一趋势的石印k1因素通过流程节点和各种光刻系统。k1因素来自一个常用的方程与最低达到临界尺寸(CD)光刻过程的光的波长(λ)和数值孔径(NA)的步进。

K1是一个封装流程相关的系数的因素。这个图表的目的,然而,λ和NA是固定的光刻工具相比较,和CD每x轴是固定的。如果我们解出k1,得到轴值。

图3:石印技术节点k1因素的趋势

如您所见,当您试图图像较小的CD使用相同的光刻系统k1因素下降。随着这个因素下降,减少过程保证金在印刷技术中,CD。事实上,k1低于~ 0.6,布局变得坚硬。但是等一下!鉴于这一事实,我们不应该一直运气不好制造任何节点下面~ 500海里?幸运的是,更多的先进光刻系统改进的λ和NA功能开发,帮助该行业继续。然而,即使是最先进的i193系统,我们是远低于0.6 k1现代技术节点上。所以今天我们怎么能制造这些节点?

答案是电子设计自动化(EDA)软件,集成了光学邻近校正(OPC)和十字线增强技术(RET),如添加sub-resolution辅助功能(SRAFs)面具。有了这些功能,EDA软件可以修改形状,设计师画的布局以这样一种方式,它抵消i193光刻过程中固有的模糊。图4显示了这是如何实现的。形状的面具比最初绘制的形状明显不同。最终的结果,然而,晶片上印刷图像,明显与绘制的形状产生电路,尽管光刻系统无法直接打印最初绘制的形状。

图4:OPC校正的形状画产生晶圆片上印刷图像

RET / OPC问题达成的头20 nm制程的方法,当我们看到k1因子低于~ 0.2。此时,OPC修改个人所需形状重叠与邻近的OPC修改形状,限制数量的OPC校正,可以应用于设计。这个有限的OPC修正不足导致良好的收益。

解决方案是将两个不同的面具之间的形状,如图5所示。如果所有的形状都是在单井网层,然后OPC纠正面具不能产生好的印刷薄片图像。然而,如果你将原始画形状分为两组(通常称为颜色),每组创建一个单独的面具,面具和打印每个单独的晶片,最后的结果是一个完整的收益率在晶圆形状。周围留下足够的空间分割给定形状在给定的面具做足够的OPC校正和得到一个好的收益率在晶圆上打印图像。

图5:OPC校正的形状画产生晶圆片上印刷图像

确定哪些形状的过程应该在这面具与MP分解是通过新的EDA软件自动化功能。再一次,就像OPC、EDA软件使光刻目前不能够做什么。

但是一旦我们得到EUV,不会所有的这是一个有争议的问题吗?回顾图3中,您看到k1曲线向上变化的改进的λ和NA EUV。如果EUV 20/16/14/10nm中可用的时间,甚至7纳米处理,那么国会议员不会需要。但它不是。现在估计EUV可能准备5海里。如果你看曲线在图3中,您将看到在5海里,即使EUV,k1可能低于0.2。如果是这样的话,我们将需要国会议员EUV工作。

这是另一个引用从采访克雷格孩子:

“EUV还没有准备好。这是到达那里。但是我们都需要问的问题是,“什么时候会准备好了吗?现在,我们能做的削减和漏洞。我们有流程,有能力。我们能做金属直接模式?不是真的。我们没有。所以你有这个时间表到达这一点,问题是,当我们进入下一个节点,是EUV准备好了吗?如果是这样,我们仍然需要采取多种模式与EUV。假设现在是我们,我们可以做一个金属模式和替换所有的模式,我们彼此SADP SAQP或和削减。 You take two or three masks out of the equation right away. But what if we’re at the point where the pitch has to go back to SADP. Then the cost benefit goes away. So we can see an EUV benefit, but it’s not clear if we can actually realize it.”[3]

他真的认为即使EUV可用,它可能无法提供足够的好处,让它有价值吗?这似乎是荒谬的。也许无法打印我们需要用一个模式,但是肯定double-patterned EUV过程会比一个便宜三倍——或者quadrupled-patterned i193过程,不是吗?

图6显示了IBM和电话估计成本的各种潜在选项打印16 nm半个球场层。一些i193单独使用,只使用EUV,和一些使用两者的结合。比较奇怪的事情是,解决方案包含EUV不是最低的可能选项,但事实上,是最昂贵的。

图6:石印k1由科技因素的特征尺寸的趋势[4]

现在,不要误会我。我并不是说我们永远不会采取EUV。但我说在玩,即使EUV i193议员可能仍然是最具成本效益的选择一些层的过程。此外,可能需要议员EUV最先进的层。在这两种情况下,看起来我们应该暂缓,讣告!

引用:

[1]埃德·斯珀林。“BEOL问题10 nm和7纳米专家表,第1部分,“半导体工程、制造、设计和测试。2016年12月15日。
http://新利体育下载注册www.es-frst.com/beol-issues-at-10nm-and-7nm/

A[2]改编自雷利et al。”一个spacer-on-spacer方案自对准多个模式和集成,“Proc。相比9782年,97820 f (2016)。https://www.researchgate.net/publication/306088534_A_spacer-on-spacer_scheme_for_self-aligned_multiple_patterning_and_integration

[3]埃德·斯珀林。“BEOL问题10 nm和7纳米专家表,第2部分,“半导体工程、制造、设计和测试。2017年1月4日。
http://新利体育下载注册www.es-frst.com/beol-issues-at-10nm-and-7nm-2/

[4]”16 nm惠普模式成本比较,“维基共享,2016年9月28日。IBM: Liebmann l ., a .楚和p . Gutwin Proc。相比9427年,942702年(2015年)。电话:a .雷利et al . Proc。相比9782年,97820 f (2016)。在英文维基百科(GFDL指明灯(http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html4.0)或CC冲锋队(http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0),通过维基共享
https://commons.wikimedia.org/wiki/File: 16 _nm_hp_patterning_cost_comparison.png