ما هي تكنولوجيا النمط الرباعي المتواءم ذاتياً (SAQP) ؟

التصميم متعدد الأنماط هو تقنية للتغلب على القيود الحجرية في تصنيع الرقائق. اليوم التعرض الواحد ، التصنيف الحجري طول الموجة 193nm يصل إلى حدّه الفيزيائي في 40nm نصف الطول.يتيح تعديل الأنماط المتعددة لمصنعي الرقائق تصوير تصاميم IC في 20 نانومتر أو أقل.

بشكل عام ، يحتوي متعدد الأنماط على فئتين رئيسيتين: تقسيم الصوت والمسافرين. تقسيم الصوت هو مصطلح شامل يشمل تقنيات النمط المزدوج والنمط الثلاثي.تتضمن المسافات النمط المزدوج المتماسك الذاتي (SADP) والنمط الرباعي المتماسك الذاتي (SAQP)كل من تقسيم المدى وتقنيات المسافة يمكن أن تمتد إلى نمط ثمانية.

النوع الأول، تقسيم المدى، يستخدم في المقام الأول في المنطق. الشكل الأكثر شيوعاً لتقسيم المدى هو النمط المزدوج. في التصميم،النمط المزدوج يشير دائمًا تقريبًا إلى عملية تقسيم الطحن (LELE)في تصنيع الوافرات ، يتطلب LELE خطوتين مستقلتين للكتابة والحفر لتحديد طبقة واحدة. وفقًا لشركة Sematech ، يمكن لـ LELE تقليل الطحالب بنسبة 30٪.يمكن أن تكون LELE مكلفة لأنها تضاعف خطوات العملية في الطباعة الحجرية.

في البداية، تقوم هذه التقنية بفصل التخطيطات التي لا يمكن طباعتها مع التعرض الواحد إلى قناعين أقل كثافة. ثم، فإنها تستخدم عمليتين منفصلتين للتعرض.هذا يشكل نمطين أكثر قسوةيتم دمجها وتداولها لتمكين تصوير أكثر دقة على الشريحة.

يطرح LELE (أي النمط المزدوج) متطلبات جديدة للتخطيط والتحقق المادي وتصحيح الأخطاء للمصممين. على سبيل المثال ، في التصميم ،يتم تعيين الألوان إلى طبقات القناع بناءً على متطلبات الفاصليتم تقسيم طبقات الأقنعة أو تفكيكها إلى طبقتين جديدتين من التخطيط الأصلي المرسوم.

قرار رئيسي في المنهجية هو ما إذا كان المصممون يريدون متابعة تدفق التصميم "غير الملون". خيار آخر هو تدفق ملونين ، حيث يضع المصممون قناعين ،اختيار من بين العديد من خيارات التفكيكبطبيعة الحال، أي تدفق تصميم يتطلب المقايضة.

في العقدة التي تبلغ 20 نانومتر، تستخدم مصانع الصهارة عدة تدفقات تصميم مختلفة للأنماط المزدوجة.واحدة من التدفقات الأكثر شيوعا في الواقع لا تتطلب فريق التصميم لتفكيك طبقاتها إلى لونينومع ذلك ، في بعض الحالات ، قد يرغب المصممون في معرفة ما هو تعيين اللون. في حين يبدو هذا معقولاً ، فإن رؤية ألوان النمط المزدوج يمكن أن يقلل من كفاءة التحديث.

في الوقت نفسه ، في عقدة 10 نانومتر ، قد يحتاج مصنعو الرقاقات إلى اللجوء إلى تقنية أخرى لتقسيم الصوت ✓ النمط الثلاثي. أحد أشكال النمط الثلاثي هو الليثو-إيتش-ليثو-إيتش-ليثو-إيتش (LELELE)."ليلي" تشبه "ليلي"في تصنيع الصفائح، يتطلب LELELE ثلاث خطوات حفر وحفر مستقلة لتحديد طبقة واحدة.

في التصميم ، يتطلب النمط الثلاثي تقسيم الطبقة الأصلية إلى ثلاثة أقنعة. تتجمع أشكال الأقنعة الثلاث أثناء التصنيع لتشكيل الشكل النهائي.النمط الثلاثي قد يبدو غير ضار من الخارجبناء خوارزميات برنامج EDA لتفكيك وتلوين وتحقق الطبقات تلقائيًا مع النمط الثلاثي هو تحدي.انتهاكات النمط الثلاثي يمكن أن تكون معقدة جدا، والإصلاح يمكن أن يكون صعبا.

في الوقت نفسه ، فإن المسافرين هم الفئة الرئيسية الثانية من الأنماط المتعددة. يُعرف أيضًا باسم SADP و SAQP.تم استخدام SADP/SAQP في السابق لتوسيع فلاش NAND إلى عقدة 1xnm ويدخل الآن مجال المنطق.

SADP هو شكل من أشكال النمط المزدوج. يطلق عليه أحيانًا تقسيم الطول أو النمط المزدوج بمساعدة الجدار الجانبي.تستخدم عملية SADP خطوة حفرة واحدة جنبا إلى جنب مع خطوات ترسب إضافية وحفرة لتحديد الخصائص المشابهة للمسافرينفي عملية SADP، الخطوة الأولى هي تشكيل القضبان على الركيزة. ثم، تغطي طبقة ترسب النمط. ثم يتم حفر طبقة الترسب بعيدا، وتشكيل المسافات. وأخيرا،الجزء العلوي يخضع لخطوات التلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP).

SAQP هو أساسا دورتين من تقنية النمط المزدوج المسافة الجانبية. يتم تحقيق أنماط بسيطة، بما في ذلك تلك في فلاش أو finFET في SADP أو SAQP. في هذه التقنية،الخطوط المتوازية تشكل أولاًفي الوقت نفسه ، الطبقات المعدنية في DRAM وشرائح المنطق أكثر تعقيدا ولا يمكن تحقيقها من خلال SADP / SAQP. تتطلب هذه الطبقات المعدنية LELE.مرونة التصميم من SADP/SAQP هي أيضا أقل من LELE، بينما تتطلب تقنيات نوع LELE عبر النمط.

SAQP تعني أنماط رباعية متوازنة ذاتياً.

ووفقاً للمعلومات المتاحة، فإن النمط الرباعي المتواءم الذاتي (SAQP) هو التقنية الأكثر استخداماً لتمثيل الخصائص ذات المراحل الأصغر من 38 نانومتر،من المتوقع أن تصل إلى 19 نانومتروهي تدمج أساساً خطوات عملية متعددة وقد تم استخدامها في نمط زعانف FinFET و 1X DRAM. هذه الخطوات ، كما هو موضح في الشكل 1 ،تسمح للخطوط التي تم رسمها في البداية على بعد 80 نانومتر من بعضها البعض لتحقيق خطوط على بعد 20 نانومتر من بعضها البعض (تحقيق دقة 10 نانومتر بشكل فعال)هذا مهم لأنه يتجاوز بكثير دقة أي أداة للكتابة الحجرية للإنتاج الضخم ، بما في ذلك EUV (الذي يحقق دقة 13 نانومتر).

تنقسم العملية بشكل طبيعي الخصائص إلى ثلاث مجموعات: النواة والقشرة والحدود (انظر الشكل 2) ، وتشكل القشرة بشكل طبيعي حلقات تحتاج إلى القطع. وبالمثل ،الحدود تشكل شبكة التي تحتاج أيضا إلى أن تكون منقسمةولذلك يجب أن تنتهي عملية SAQP بخط الحجرية ، والتي تقطع أو تحذف الهياكل والشخصيات الحدودية المحددة سابقًا. على النقيض من ذلك ، لم يكن لدى عملية SADP القديمة سوى مجموعتين:النواة والحدود.

في متغير آخر من تدفق عملية SAQP (انظر الشكل 3) ، فإن ملامح القشرة هي في الواقع أول مادة المسافة المتبقية ، في حين أن النواة والحدود هي مواد مختلفة ،إما الركيزة أو مادة ملء الفجوةوبالتالي ، يتم تمثيلهم بألوان مختلفة في الشكل 2. حقيقة أنها مواد مختلفة تعني أنه يمكن حفرها بشكل انتقائي.هذا يوفر فرصاً لتحقيق بعض الأنماط الصعبة.

تطبيق مفيد بشكل خاص هو مزيج من خصائص الحد الأدنى من الدرجة و 2x الحد الأدنى من الدرجة. عادة ما يكون هذا المزيج محظورا في التعرض الفردي مع k1 < 0.5. يعد أحد المجموعات الصعبة بشكل خاص خطوط الحد الأدنى للطول مع انقطاع الحد الأدنى للطول 2x (انظر الشكل 4 ، على اليسار).نمط الانعكاس من الانقطاعات هو أضعف بكثير مقارنة مع أن من الخطوط نفسها لأنها تحتل مساحة أصغر بكثيركما يتدهور أدائهم بشكل أسرع بكثير تحت عدم التركيز. لا يمكن إصلاح هذا المزيج أيضًا باستخدام ميزات المساعدة حيث لا يوجد مساحة لإدخالها لتحقيق خطوط الحد الأدنى من الصوت.من ناحية أخرى، من خلال الحفر الانتقائي ، يمكن أن تمر ميزات القناع عبر الخطوط المتداخلة (انظر الشكل 4 ، على اليمين).هذا يسهل إلى حد كبير القطع ويتجنب أخطاء وضع الحافة المحتملة التي قد تحدث عند القطع بشكل منفصل في موقعين.

للحفرة الانتقائية ، هناك حاجة إلى ثلاثة أقنعة - واحدة لتحديد مناطق A / B المنفصلة ، والقناع الثاني للحفرة الانتقائية A ، والقناع الثالث للحفرة الانتقائية B.الحفر الانتقائي (المجمع مع SAQP) يسمح أيضًا بتسامحات متداخلة أكبر وعدد أدنى من الأقنعة، وبالتالي تمكن من الجمع بين الحد الأدنى للخط والانقطاع عند ضعف الحد الأدنى للخط ، مما يجعل من الأسهل التعامل مع متعدد الأنماط.

باختصار، تتضمن جميع عمليات التنسيق الذاتي متعددة الأنماط الخطوات التالية:

1. طباعة آثار القضبان
2. نمو الجدران الجانبية على أنماط الصدر المطبوعة.
3. إزالة أنماط القضبان.
4. تطوير الأنماط النهائية المصنعة بين الجدران الجانبية.
5. إضافة كتلة كهربائية معطلة لتحقيق المسافة المطلوبة بين الطرفين في الهدف النهائي.

6. مع تقدمنا نحو العقد التكنولوجية الأكثر تقدماً، وتصميم طبقات المعادن الحرجة في نهاية الخط (BEOL) مع أوضاع أكثر عدوانية، مثل 32 نانومتر،يصبح صعباً جداًعادة، يتم إنشاء خنادق في هذه الطبقات BEOL، والتي تم ملئها بعد ذلك بالمعدن في الخطوة النهائية للتعديل. لتوليد انقطاعات داخل خنادق مستمرة،يتم إضافة طبقات حجب عمودية على الخنادق، وتشكيل مسافات معدنية صغيرة من الطرف إلى الطرف.

   في الصناعة، تم النظر في خيارات مختلفة لتصميم الطبقات والكتل BEOL الأكثر عدوانية.خيار واحد هو الجمع بين التصوير الحجري الغمر مع ما يعرف باسم خط المعدنية ذاتية الموالاة رباعية النمط (SAQP)ومع ذلك، يتطلب هذا الخيار أقنعة الكتل الثلاثية وعملية التخطيط الثلاثي، مما يضيف إلى تكلفة وتعقيد الحل المقترح.خيار آخر هو استخدام الليتوغرافيا فوق البنفسجية الشديدة (EUVL) مباشرة لتصميم طبقات المعدن BEOL في تعرض واحدفي حين أن هذه العملية المباشرة لدمج EUVL بسيطة وفعالة من حيث التكلفة ، فإن الوفاء (مثل الشكل) وتغير الأنماط ، وكذلك تصنيع الأقنعة ،من المتوقع أن تكون صعبة للغايةخاصة بالنسبة للمسافات الصغيرة جداً بين الطرفين.