Imec onderzoekt de elektrische prestaties van metalen geleiders met een pitch van 20 nm, die zijn vervaardigd met High NA EUV Single Patterning

Afbeelding 1 – Top-down SEM-beelden van meanders (links) en vorken (rechts) met een afstand van 20 nm na patroonoverdracht in een TiN-hardmasker. / Figure 1 - Top-down SEM pictures of 20nm pitch meanders (left) and forks (right) after pattern transfer into TiN hard mask.

Figuur 2 – TEM-beeld van gemetalliseerde draden met een afstand van 20 nm na een chemisch-mechanisch polijstproces (CMP).

Deze week presenteert imec, een wereldwijd toonaangevend onderzoeks- en innovatiecentrum voor nano-elektronica en digitale technologieën, op de SPIE Advanced Lithography + Patterning de eerste resultaten van de elektrische test (e-test), die werden behaald met metalen geleidingsstructuren met een pitch van 20 nm, gestructureerd volgens enkelbelichting met High-NA-EUV-lithografie. Metingen aan metaalgeïsoleerde slangvormige en takvormige structuren tonen een goede elektrische opbrengst, wat wijst op een laag aantal stochastische defecten. De e-testresultaten bevestigen de prestaties van de High-NA-EUV-lithografiescanner en het bijbehorende ecosysteem, om geleidende banen/afstanden in zo'n kleine afmeting te structureren.

In augustus 2024 presenteerde imec als eerste bedrijf branche-relevante logische en DRAM-structuren, die met behulp van een enkele belichtingsstap met een High-NA-EUV-lithografie werden gestructureerd. Als volgende belangrijke stap toont imec aan dat metaalgeïsoleerde geleidingsstructuren met een afstand van 20 nm, verkregen na een enkele EUV-structurering met hoge numerieke opening met behulp van een metaaloxide-negatief-resist (MOR), een opbrengst van meer dan 90 % vertonen. Deze prestatie-indicator werd gemeten aan twee verschillende teststructuren, namelijk slang- (of meander-) structuren en vork-vork structuren, die informatie moeten verschaffen over stochastische defecten.

Steven Scheer, Senior Vice President R&D bij imec: “Dit is de eerste demonstratie van de elektrische opbrengst van metalen geleidingsbanen met een pitch van 20 nm, die met een enkele High-NA-EUV-structurering is bereikt. Deze resultaten vormen een eerste validatie van de capaciteiten van de High-NA-EUV-lithografie en het bijbehorende ecosysteem, inclusief geavanceerde resists en onderlagen, maskers, meetmethoden, (anamorfe) beeldvormingstrategieën, optische proximity-correctie (OPC) en geïntegreerde structuur- en etstechnieken. We blijven werken aan ons structuur-ecosysteem om de opbrengst verder te verbeteren en deze technologieën over te dragen aan onze productiepartners.”

Het imec-ASML High NA EUV-ecosysteem omvat partners zoals toonaangevende chipfabrikanten, materiaal- en resistleveranciers, maskersleveranciers en meettechnologie-experts, die allemaal samenwerken om de High-NA EUV-lithografie voor de volgende generatie halfgeleiderproductie in het sub-2-nm bereik te ontwikkelen en te optimaliseren.

“E-testen zijn een belangrijke stap in de validatie van de High-NA-EUV,” voegt Philippe Leray toe, hoofd van de afdeling geavanceerde structuur bij imec. “Deze e-testresultaten laten ons ook de weg naar de toekomst zien. In combinatie met de E-beam-inspectie geven geleidbaarheidsmetingen van metaalgeïsoleerde slang- en vorkstructuren inzicht in de stochastische defecten (d.w.z. breuken of bruggen), die leiden tot een lagere opbrengst. Deze inzichten ondersteunen onze ecosysteempartners bij het ontwikkelen van strategieën om stochastische defecten te verminderen. Een van onze lopende inspanningen richt zich op het optimaliseren van resistprestaties om de dosis-opbrengst te verminderen met minimale impact op stochastische fouten, een taak die we in nauwe samenwerking met de resist-community aanpakken.”