裁剪技術

裁剪工藝並不能增強光刻工藝解析度,其本質任務是對自對準多重圖形成像技術(SAMP)或多重光刻技術(LE)進行精細加工,實現對規則圖形的切割或填充。

定義,原理,

定義

廣義上將英文的她局檔“CUT”和“BLK(block)”都統稱為裁剪工藝。“CUT”裁剪工藝一般用於規則線條結構的裁剪,特別是鰭形結構和柵極結構,使用一個或多個裁剪掩模實現對線姜奔拒條結構的精細裁剪;“BLK”裁剪工藝一般用於凹槽結構的裁剪,例如金屬結構,在凹槽轉移刻蝕之前,使用掩模將某些結構覆蓋,實現對凹槽結構的裁剪。給出了在不同多重圖形成像技術的尺寸邊界,其中所有標註“CUT”、“BLK”均與裁剪工藝相關,在“SALELE”技術中也廣泛使用了裁剪工藝。

原理

按照裁剪技術支持的多重圖形拆分技術,將拆分規則分為基於SADP/SAMP的裁剪規則、基於LELE/LE的裁剪規則。
面向SADP/SAMP的裁剪技術指,在一個完整的側牆轉移工藝之後,對多餘的側牆進行“覆蓋”或“去紋頸殼除”。裁剪技術是自對準多重圖形成像技術的必須技術,將規則線條結構分割成獨立結構,實現晶片電學功能。
一般地,裁剪掩模圖形可以通過下面公式計算得到:
裁剪掩模結構 = 側牆轉移工藝後的核心結構或側牆結構 – 原始設計結構 (1)
即裁剪掩模結構的設計版圖(未經過可製造性檢查和OPC最佳化),是側牆轉移工藝之後的多餘結構。其需要注意的問題是:需要提前固化SADP拆分算法(正性拆分算法、負性拆芝企臘白分算法)和工藝方法(正性工藝方法、負性工藝方法),並對裁剪掩模結構進行可製造性檢查和OPC優戲甩采化。
規則1:最少裁剪掩模約束。裁剪結構圖形應儘可能符合單次光刻成像可製造性要求,或經過簡單拆分之後使用有限個掩模。一般地,對於SADP工藝,裁剪掩模採用一塊掩模,若一塊掩模無法實現圖形成像,就需要對原始設計規則進行檢查,必要時進行修改。對於SAQP和更複雜的SAOP,裁剪結構需要使用至少2層掩模,並使用LELE或府囑尋槓LE技術對裁剪結構進行多重圖形光刻。裁剪掩模數量越多,其對工藝控制越嚴格。因此,在7 nm技術節點,基於193 nm浸沒式光刻的SAQP技術,特別是金屬互連線圖層,以壓縮裁剪掩模數量為約束條件制定裁剪規則,進而約束核心圖層的設計規則。
規則2:工藝可製造性約束。裁剪結構應具有良好的工藝可製造性(工藝良率),包括裁剪圖層的光刻工藝視窗、圖層之間的套刻誤差風險、其他工藝良率風險等。裁剪掩模圖形需進行OPC修正,並檢查OPC修正之後的工藝視窗。裁剪圖形的尺寸和位置偏差對最終成像質量具有非常大的影響,因此還需要檢查由於工藝偏差、套刻誤差等可能帶來的圖層之間的工藝良率風險。其他工藝,例如刻蝕工藝,在某些特定套用下需要被考慮到,例如台積電在7 nm節點鰭型戰漿層SAQP工藝之後,使用了兩塊裁剪掩模,以鰭型結構的周期為劃分依據,即單鰭型結構使用一塊裁剪掩模、多鰭型結構(另一種周期)使用另一塊裁剪掩模,以分別使用不同的轉移刻蝕工藝實現最好的刻蝕後圖形質量。規則3:基於裁剪工藝的冗餘結構設計約束。冗餘結構指不具備電路功能的結構,其對於晶片設計和製造均具有非常重要的作用。在先進工藝節點,使用SADP或SAQP工藝需要原始設計結構具有規則的排布特徵(嚴格遵循一維排布特徵),但是對於某些圖層,原始版圖結構存在長短不一的特徵,此時若使用式(1)將導致裁剪圖形很難同時滿足規則1和規則2。因此,增加冗餘結構設計規則,有助於提升SADP、SAQP和裁剪結構的工藝可製造性。

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