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芯轴间隔层图形化基础:原理、集成与先进制程节点缩放

芯模如何变成图形

芯模/侧墙图形化先用光刻定义牺牲芯模(mandrel)。共形薄膜覆盖芯模侧面;定向刻蚀去除大部分水平表面薄膜,留下侧墙间隔层。抽离芯模后,侧墙图形可把更密的线条转移到硬掩模或下层。已发表的自对齐双重图形化(SADP)实例依次描述了芯模、侧墙沉积、芯模去除与图形转移 [P1]。这说明节距拆分的机制,并不意味着必须使用某一种材料或沉积方法。

公开的 7nm FinFET 流程概览把自对齐间距分割放在更完整的集成流程中。芯模抽离顺序由本文解释。具体课程步骤另有权限规则;概览不承诺解锁其正文。

Process map · 流程地图

7nm流程地图流程概览

7nm FinFET

在公开的 7nm FinFET 概览中定位完整流程里的自对齐间距分割;具体步骤另按权限开放。

双重与四重图形化

在 SADP 中,原始芯模两侧留下的侧墙可形成超出单次芯模曝光密度的线条,但后续仍要处理切口与转移。再进行一轮侧墙定义可形成自对齐四重图形化(SAQP)。一项已发表的 SAQP 研究在特定硬掩模集成中演示第二轮,并说明它可用于 STI 和栅图形转移 [P2]。“双重”或“四重”不表示最终所有线条自动可用;切口、线端和版图约束仍在。

侧墙可以采用不同沉积方法。所引 SADP 实验使用 CVD 侧墙 [P1],因此不能说每种芯模/侧墙工艺都必须采用 ALD。最终尺寸由芯模轮廓、薄膜均匀性、定向刻蚀和后续转移共同决定;侧墙厚度并非无条件决定最终关键尺寸。

变异从哪里进入

芯模关键尺寸波动、侧墙不对称及刻蚀差异可能造成交替间距变化,即节距游移。图形转移还可能增添粗糙度或尺寸偏差。这些现象需要在相应工序阶段检查;芯模阵列均匀不等于最终鳍阵列均匀。SADP 与 SAQP 实例证明特定集成顺序可行,不证明所有节点都有相同良率或优势 [P1] [P2]。

阅读课程流程也应保留这一边界。7nm 概览能定位自对齐图形化,而本文补充芯模顺序;概览不量化某个侧墙轮廓、刻蚀选择比或缺陷率。若只需定义与顺序,本文可能已经足够;概览提供的是该顺序在完整 FinFET 流程中的位置。

参考来源

[P1] 论文2008

22nm half-pitch patterning by CVD spacer self alignment double patterning (SADP)

C. Bencher, Yongmei Chen, H. Dai, W. Montgomery, L. Huli · SPIE Advanced Lithography

DOI: 10.1117/12.772953

[P2] 论文2011

Sidewall spacer quadruple patterning for 15nm half-pitch

P. Xu, Yongmei Chen, Yijian Chen, Liyan Miao, Shiyu Sun, Sung-Woo Kim et al. · Advanced Lithography

DOI: 10.1117/12.881547

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常见问题

什么是芯模/侧墙图形化?
先形成牺牲性光刻芯模,再经共形覆盖和定向刻蚀留下侧墙,抽离芯模后把侧墙图形转移下去。
它必须用 ALD,且总能得到四倍线密度吗?
不是。已发表的 SADP 实例使用 CVD 侧墙;SAQP 需要第二轮侧墙定义,切口、线端和转移仍限制最终可用图形。
所链接的 7nm 概览补充了什么?
公开概览把自对齐间距分割放进更完整的 FinFET 流程;芯模顺序由本文解释,概览不解锁具体步骤正文。

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