可制造性设计工具-Prolith在90nmCT光刻工艺条件优化中的应用

摘要

在未来的10-15年，预期CMOS(互补金属氧化物半导体)器件仍是市场的主体产品，为了达到芯片集成度的不断提高和性能的进一步提升，设计的复杂性也不断提高，随之而来的就是设计、制造、测试的成本的攀升。但是，飙升的设计和制造成本也无法阻挡半导体制造向90纳米以及更先进的工艺进军的步伐。随着这一进程的不断加快，可制造性设计DFM(Design for Manufactory)正在成为目前业界最为热门的话题之一。而随着芯片集成度的日益提高以及芯片尺寸的不断缩减，为实现不断缩减的芯片图形尺寸，光刻技术正变得越来越复杂。为解决复杂光刻技术带来的光刻工艺开发高昂的时间和资金成本，做为可制造性设计工具之一的光刻工艺模拟工具开始显示出提高工艺开发效率、降低工艺开发成本的优势。 中芯国际集成电路公司(以下简称中芯国际)从建厂之初的0.18微米工艺技术开始到2004年0.13微米工艺技术产品正式投产，就一直在努力自主研究开发芯片制造技术。从2004年初，中芯国际全面开始90纳米工艺技术的研究开发，并于2006年中正式为客户代工90纳米工艺产品。在短短十几个月的时间内完成90nm技术节点各项工序的工艺条件的设定以及器件参数及SPICE模型的建立，给中芯国际逻辑技术发展中心的技术开发团队带来了极大的挑战。而在工艺开发过程的初期，如何在硅片上精确的实现小于100纳米的图形尺寸成为最初的障碍，因此快速、准确地找到最佳的光刻工艺条件成为工艺开发初期的重要任务。 本文主要论述了在90纳米工艺开发初期，如何应用可制造性设计工具-Prolith加速90纳米接触孔光刻工艺开发及优化过程，主要分以下章节来介绍。第一章提出了根据光刻技术发展蓝图，在90nm工艺技术节点，接触孔光刻所面临的难题及挑战。第二章则主要介绍了典型光刻工艺流程，并且就光科关键工艺参数、原理进行了展开说明。第三章着重介绍了可制造性设计工具Prolith，对于其进行工艺模拟的原理进行了详细阐述，并介绍了如何进行潜在图像光强分布的模拟以及进行光刻胶厚度曲线的工艺模拟的过程。第四章重点叙述了如何利用Prolith强大的工艺模拟能力缩小实际工艺条件开发及优化的过程，并结合90nm接触孔光刻评估光刻胶旁瓣效应容差范围，及利用厚度曲线优化光刻胶膜厚的实验过程进行了说明。第五章最后简单介绍了90nm光刻工艺开发过程所用到的主要设备一光刻机、光刻胶涂布显影机、扫描式电子显微镜，包含设备型号、主要构造及工艺能力。

目录

声明

摘要

1.引言

2、光刻工艺流程及主要工艺参数简介

2.1光刻工艺流程

2.2关键光刻工艺参数

3、可制造性设计工具-Prolith简介

3.1、用归一化图像边缘对数斜率评估潜在图像质量

3.2、用图形尺寸波动曲线来优化光刻胶厚度

4、使用可制造性设计工具-Prolith对光刻工艺条件的优化

4.1、Prolith模拟光刻旁瓣效应的工艺窗口

4.2、Prolith模拟优化光刻胶厚度条件

5.研究基础

结论

参考文献

致谢