12nm后 DRAM怎么办？EUV光刻也不是万能药

追求更小的 DRAM 单元尺寸（cell  size)仍然很活跃并且正在进行中。对于 D12 节点，DRAM 单元尺寸预计接近 0.0013 um?。无论考虑使用 DUV 还是 EUV 光刻，图案化挑战都是重大的。

特别是，ASML 报告说当中心到中心（center-to-center）值达到 40 nm 时，即使对于 EUV ，也不推荐使用单一图案化。

在本文中，我们将展示对于 12 纳米及更高节点的 DRAM 节点，电容器中心到中心预计将低于 40 纳米，因此需要多重图案化。

存储电容器的 DRAM 单元布局

存储电容器排列成六边形阵列（图 1）。有源区设计规则由位线间距和字线间距决定。

图 1. DRAM 单元网格上的存储节点（黄色）。BLP=位线间距，WLP=字线间距。

对于 0.001254 um?的单元尺寸和略低于 12 nm 的有源区设计规则，38 nm 的位线间距和 33 nm 的字线间距将导致 38 nm 的中心到中心和 32.9 nm 的对角线间距。

对于 0.33 NA EUV 系统，六边形阵列将使用六极照明（hexapole illumination），其中每个极产生三光束干涉图案（图 2）。四个象限极产生与其他两个水平极不同的模式。这导致具有独立随机性的两个独立剂量分量。这些被添加到最终的复合模式中。

图 2. DRAM 存储模式的六极照明由 4 个象限极（灰色）和两个水平极（黄色）组成。根据照明方向，生成的三光束干涉图案具有特定方向。

由于特征边缘处大量吸收的光子散粒噪声，图案放置误差的随机效应非常显着，正如参考文献中已经公开的那样，很容易超过 1 nm 的覆盖规格，较低的吸收剂量似乎明显更差（图 3）。

图 3. 38 nm x 66 nm cell（字线间距 = 33 nm）中中心柱的随机放置误差（仅 X），在 0.33 NA EUV 系统中具有预期的六极照明。这里显示了两个吸收剂量的一系列 25 个不同实例。

转到 0.55 NA 会增加焦点深度严重降低的问题。NA 为 0.55 会导致 15 nm 散焦，导致最内层和最外层衍射级之间的相移 >50 度（图 4），这会由于褪色严重降低图像对比度。

图 4. 0.55 NA EUV 系统上的 15 nm 散焦导致最内层和最外层衍射级之间的相移 >50 度。

因此，存储节点图案很可能需要由两个交叉线图案形成（图 5），每个交叉线图案可以通过 EUV 单次曝光或 DUV SAQP（自对准四重图案）形成，两种选择都是单掩模工艺。

SAQP 工艺更成熟（早于 EUV）并且没有 EUV 的二次电子随机问题，因此它应该是首选。

尽管如此，对于 SAQP 情况，间隔线必须在布局和线宽粗糙度方面得到很好的控制。

图 5. 存储节点图案可以由两个交叉线图案的交叉点形成。

三星还展示了一种二维间隔蜂窝图案，而不是线型 SAQP，它使用具有起始蜂窝图案的单个掩膜，而不是具有起始线图案的两个掩膜。

虽然上述情况考虑了 38 nm 位线间距和 33 nm 字线间距，但由于六边形对称性，它也适用于交换间距的情况（33 nm 位线间距和 38 nm 字线间距）。