文章來源：半導體與物理

原文作者：jjfly686

本文介紹了自對準雙重圖案化技術的優勢與步驟。

在芯片制造中，光刻技術在硅片上刻出納米級的電路圖案。然而，當制程進入7納米以下，傳統光刻的分辨率已逼近物理極限。這時，自對準雙重圖案化（SADP）的技術登上舞臺，氧化物間隔層切割掩膜，確保數十億晶體管的精確成型。

光刻的困境

傳統光刻機使用193 nm波長的深紫外光（DUV），理論上最小只能刻出約50 nm寬的線條。但現代5納米芯片的晶體管鰭片（Fin）寬度已縮至10 nm，這相當于要用一把“鈍刀”刻出比刀刃更細的紋路。

SADP技術的突破：通過兩次圖案化，將光刻分辨率提升一倍。其核心在于利用氧化物間隔層（Oxide Spacer）作為“模板的模板”，但若不對間隔層進行精細修剪，最終結構可能扭曲變形。

SADP技術

1.第一步：制作核心模板（Mandrel）

材料選擇：無定形碳膜因其易刻蝕、耐高溫，成為理想模板材料。光刻成型：在硅片上涂覆光刻膠，曝光顯影后刻蝕出初始線條。

2.第二步：包裹氧化物間隔層

沉積工藝：通過原子層沉積（ALD）在碳模板兩側包裹一層均勻的二氧化硅（SiO?），厚度精確控制。去除核心：用氧等離子體刻蝕掉中間的碳模板，留下成對的氧化物間隔層，間距縮小至目標尺寸。

3.缺陷

若不對間隔層兩端進行修剪，后續刻蝕硅形成鰭片時，邊緣會因應力不均變成橢圓形。

4.切割掩膜

為了將彎曲的間隔層變成筆直的線條，工程師引入切割掩膜（Cut Mask）技術：

1.光刻定位：在間隔層兩端涂覆光刻膠，通過光刻機曝光，定義需要修剪的區域。

2.刻蝕：用等離子體刻蝕精確切除間隔層兩端多余部分，確保直線結構。

3.定向擴展：修剪后的間隔層作為硬掩膜，刻蝕下方的硅襯底，形成筆直的鰭片陣列。