12納米后，DRAM怎么辦？

追求更小的 DRAM 單元尺寸（cell size)仍然很活躍并且正在進(jìn)行中。對于 D12 節(jié)點，DRAM 單元尺寸預(yù)計接近 0.0013 um2。無論考慮使用 DUV 還是 EUV 光刻，圖案化挑戰(zhàn)都是重大的。特別是，ASML 報告說，當(dāng)中心到中心（center-to-center）值達(dá)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(jié)點的 DRAM 節(jié)點，電容器中心到中心預(yù)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(qū)設(shè)計規(guī)則由位線間距和字線間距決定。

圖 1. DRAM 單元網(wǎng)格上的存儲節(jié)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(qū)設(shè)計規(guī)則，38 nm 的位線間距和 33 nm 的字線間距將導(dǎo)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(tǒng)，六邊形陣列將使用六極照明（hexapole illumination），其中每個極產(chǎn)生三光束干涉圖案（圖 2）。四個象限極產(chǎn)生與其他兩個水平極不同的模式。這導(dǎo)致具有獨立隨機(jī)性的兩個獨立劑量分量。這些被添加到最終的復(fù)合模式中。

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(jù)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(jī)效應(yīng)非常顯著，正如參考文獻(xiàn)中已經(jīng)公開的那樣。1，很容易超過 1 nm 的覆蓋規(guī)格。較低的吸收劑量似乎明顯更差（圖 3）。

圖 3. 38 nm x 66 nm cell（字線間距 = 33 nm）中中心柱的隨機(jī)放置誤差（僅 X），在 0.33 NA EUV 系統(tǒng)中具有預(yù)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(zhuǎn)到 0.55 NA 會增加焦點深度嚴(yán)重降低的問題。NA 為 0.55 會導(dǎo)致 15 nm 散焦，導(dǎo)致最內(nèi)層和最外層衍射級之間的相移 >50 度（圖 4），這會由于褪色嚴(yán)重降低圖像對比度。

圖 4. 0.55 NA EUV 系統(tǒng)上的 15 nm 散焦導(dǎo)致最內(nèi)層和最外層衍射級之間的相移 >50 度。

因此，存儲節(jié)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(zhǔn)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(jī)問題，因此它應(yīng)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。

圖 5. 存儲節(jié)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