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12納米后,DRAM怎么辦?

旺材芯片 ? 來源:半導體行業觀察 ? 2023-02-07 15:08 ? 次閱讀

追求更小的 DRAM 單元尺寸(cell size)仍然很活躍并且正在進行中。對于 D12 節點,DRAM 單元尺寸預計接近 0.0013 um2。無論考慮使用 DUV 還是 EUV 光刻,圖案化挑戰都是重大的。特別是,ASML 報告說,當中心到中心(center-to-center)值達到 40 nm 時,即使對于 EUV ,也不推薦使用單一圖案化。在本文中,我們將展示對于 12 納米及更高節點的 DRAM 節點,電容器中心到中心預計將低于 40 納米,因此需要多重圖案化。

存儲電容器的 DRAM 單元布局

存儲電容器排列成六邊形陣列(圖 1)。有源區設計規則由位線間距和字線間距決定。

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圖 1. DRAM 單元網格上的存儲節點(黃色)。BLP=位線間距,WLP=字線間距。

對于 0.001254 um2的單元尺寸和略低于 12 nm 的有源區設計規則,38 nm 的位線間距和 33 nm 的字線間距將導致 38 nm 的中心到中心和 32.9 nm 的對角線間距。

對于 0.33 NA EUV 系統,六邊形陣列將使用六極照明(hexapole illumination),其中每個極產生三光束干涉圖案(圖 2)。四個象限極產生與其他兩個水平極不同的模式。這導致具有獨立隨機性的兩個獨立劑量分量。這些被添加到最終的復合模式中。

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圖 2. DRAM 存儲模式的六極照明由 4 個象限極(灰色)和兩個水平極(黃色)組成。根據照明方向,生成的三光束干涉圖案具有特定方向。

由于特征邊緣處大量吸收的光子散粒噪聲,圖案放置誤差的隨機效應非常顯著,正如參考文獻中已經公開的那樣。1,很容易超過 1 nm 的覆蓋規格。較低的吸收劑量似乎明顯更差(圖 3)。

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圖 3. 38 nm x 66 nm cell(字線間距 = 33 nm)中中心柱的隨機放置誤差(僅 X),在 0.33 NA EUV 系統中具有預期的六極照明。這里顯示了兩個吸收劑量的一系列 25 個不同實例。

轉到 0.55 NA 會增加焦點深度嚴重降低的問題。NA 為 0.55 會導致 15 nm 散焦,導致最內層和最外層衍射級之間的相移 >50 度(圖 4),這會由于褪色嚴重降低圖像對比度。

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圖 4. 0.55 NA EUV 系統上的 15 nm 散焦導致最內層和最外層衍射級之間的相移 >50 度。

因此,存儲節點圖案很可能需要由兩個交叉線圖案形成(圖 5)。每個交叉線圖案可以通過 EUV 單次曝光或 DUV SAQP(自對準四重圖案)形成。兩種選擇都是單掩模工藝。SAQP 工藝更成熟(早于 EUV)并且沒有 EUV 的二次電子隨機問題,因此它應該是首選。盡管如此,對于 SAQP 情況,間隔線必須在布局和線寬粗糙度方面得到很好的控制。

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圖 5. 存儲節點圖案可以由兩個交叉線圖案的交叉點形成。

三星還展示了一種二維間隔蜂窩圖案,而不是線型 SAQP,它使用具有起始蜂窩圖案的單個掩膜,而不是具有起始線圖案的兩個掩膜。

雖然上述情況考慮了 38 nm 位線間距和 33 nm 字線間距,但由于六邊形對稱性,它也適用于交換間距的情況(33 nm 位線間距和 38 nm 字線間距)。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:12納米后,DRAM怎么辦?

文章出處:【微信號:wc_ysj,微信公眾號:旺材芯片】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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