Imec évalue la capacité électrique des conducteurs métalliques avec un pas de 20 nm, fabriqués par single patterning EUV à haute NA

Figure 1 - Images SEM en vue du dessus de méandres (à gauche) et de fourchettes (à droite) avec un pas de 20 nm après transfert du motif dans une masque dur en TiN.

Figure 2 – Image TEM de fils métallisés avec un pas de 20 nm après une étape de polissage chimico-mécanique (CMP).

Cette semaine, imec, un centre mondial de recherche et d'innovation de premier plan dans le domaine de la nanoélectronique et des technologies numériques, présente lors de la SPIE Advanced Lithography + Patterning les premiers résultats du test électrique (e-test), obtenus avec des structures conductrices métalliques à un pas de 20 nm, structurées par exposition unique avec une lithographie EUV à haute NA. Des mesures sur des structures métallisées en forme de serpentins et de fourchettes montrent une bonne efficacité électrique, ce qui indique un faible nombre de défauts stochastiques. Les résultats du e-test confirment la performance du scanner de lithographie EUV à haute NA et de son écosystème environnant, capables de structurer des lignes conductrices et des espacements dans des dimensions aussi faibles.

En août 2024, imec a été la première entreprise à présenter des structures logiques et DRAM pertinentes pour l'industrie, structurées par une seule étape d'exposition à l'aide d'une lithographie EUV à haute NA. La prochaine étape cruciale montre qu'une structure conductrice métallisée avec un espacement de 20 nm, obtenue après une seule structuration EUV à haute NA utilisant une résine négative à base d'oxyde métallique (MOR), affiche un taux de rendement supérieur à 90 %. Ce chiffre de performance a été mesuré sur deux structures d'essai différentes, à savoir des structures en forme de serpentins (ou méandres) et des structures en forme de fourchette, destinées à fournir des informations sur les défauts stochastiques.

Steven Scheer, vice-président senior R&D chez imec : « Il s'agit de la première démonstration de la réussite électrique de lignes conductrices métalliques avec un pas de 20 nm, obtenue par une seule structuration EUV à haute NA. Ces résultats constituent une première validation des capacités de la lithographie EUV à haute NA et de son écosystème environnant, comprenant des résines avancées et des couches de sous-couche, des masques optiques, des techniques de métrologie, des stratégies d'imagerie (anamorphique), de correction optique de proximité (OPC), ainsi que des techniques intégrées de structuration et de gravure. Nous continuerons à travailler avec notre écosystème de structuration pour améliorer davantage le rendement et transférer ces technologies à nos partenaires de fabrication.»

L'écosystème imec-ASML High NA EUV comprend des partenaires tels que des fabricants de puces de premier plan, des fournisseurs de matériaux et de résines, des fournisseurs de masques et des experts en métrologie, tous collaborant pour développer et optimiser la lithographie EUV à haute NA pour la fabrication de la prochaine génération de semi-conducteurs dans la gamme en dessous de 2 nm.

« Les e-tests sont une étape importante dans la validation de la lithographie EUV à haute NA », ajoute Philippe Leray, responsable du département de structuration avancée chez imec. « Ces résultats de e-test nous montrent également la voie pour l'avenir. Combinés à l'inspection par faisceau d'électrons, les mesures de conductivité des structures métallisées en serpentins et en fourchettes fournissent des informations sur les défauts stochastiques (c'est-à-dire les ruptures ou ponts), qui conduisent à une réduction du rendement. Ces connaissances aident nos partenaires de l'écosystème à développer des stratégies pour atténuer ces défauts stochastiques. L'une de nos démarches en cours consiste à optimiser la performance des résines afin de réduire la dose nécessaire tout en minimisant l'impact sur les défauts stochastiques, une tâche que nous abordons en étroite collaboration avec la communauté des résines.»