微電子所在14納米產學研合作中取得顯著成果

　　近期，中國科學院微電子研究所先導工藝研發中心研究員韋亞一團隊與中芯國際集成電路新技術研發（上海）有限公司在負顯影光刻膠建模和光源掩模協同優化方面開展深入合作，圍繞14納米節點中光刻研發所面臨的各項工藝挑戰進行聯合技術攻關并取得顯著進展，完成了后段制程中特定關鍵層的模型校準工作。結果表明，對于負顯影工藝在光源掩模協同優化中引入光刻膠模型，能夠減少仿真數據和實驗數據的偏差，有利于提高光學仿真的準確性，為調整光源及優化掩模在仿真階段的快速收斂奠定基礎，進而保證先進節點中光刻工藝的穩定性，確保后續研發進程的順利進行。

　　負顯影工藝是14納米及以下技術節點必不可少的一項技術，能夠有效提升曝光的對比度，在后段制程中被廣泛采用。與傳統的正顯影工藝相比，負顯影工藝具有光刻膠微縮效應，使仿真結果不再準確，因此，有必要在光學仿真中建立負顯影光刻膠模型來模擬這些效應，根據特定層的設計規則繪制測試圖形，在確定掩模結構、光刻膠層屬性和結構的基礎上進行光學仿真并流片，利用相應的仿真數據和實驗數據進行模型校準。校準后的模型在光學仿真中能夠最大程度地反映實際的物理化學過程，進而提高光學仿真的可預測性。圖1展示的是一個建立光刻膠模型的流程。

　　在14納米光刻技術研發中，研發團隊采用先進的光源掩模協同優化技術對各關鍵層的光源形狀進行優化，解決了傳統光源分辨率低、極限尺寸下圖形工藝窗口小等問題（圖2）。目前已完成后段制程中Metal 1X，Metal 1.25X，Via0和前段制程中AR等關鍵層的光源優化工作，優化后的光源能夠顯著增大光刻工藝窗口，提高了圖形曝光質量，有效控制缺陷的產生。完成第一輪光源優化后，團隊在第二輪工藝仿真中引入負顯影光刻膠模型，根據大量的實驗數據對模型進行擬合，研究負顯影工藝中由于光刻膠的收縮對圖形尺寸和工藝窗口的影響，進一步提升仿真計算的準確性和光源、掩模優化的效率。以上工作經晶圓數據驗證，對光刻工藝的關鍵指標有顯著提升，如Metal 1X層單次曝光工藝窗口增大20-30%，曝光容忍度增大25%左右，同時解決了包括光刻膠倒膠、線端尺寸過大、雙線或三線結構曝光容忍度過小等多個技術難題。

　　合作研發過程中，研究所的技術創新能力和企業的工程研發能力形成良好互補，產學研合作模式獲得了充分肯定，成果得到了業界的廣泛認可。

圖1.光刻膠模型建立流程

圖2.光源掩模聯合優化合作