雙重圖形化又稱雙曝光或兩次曝光，其思路是將同一圖形層的數(shù)據(jù)分成兩次或兩張掩模版分別成像。隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，光刻技術(shù)面臨著巨大挑戰(zhàn)，從而對(duì)版圖設(shè)計(jì)的要求也更為嚴(yán)格。例如，為了保證圖形轉(zhuǎn)移的質(zhì)量，設(shè)計(jì)規(guī)則傾向于將同一層圖形的線條按一個(gè)方向排列。盡管如此，當(dāng)同一方向排列的線條的節(jié)距接近 80nm 時(shí)，也已達(dá)到 193nm 浸沒式光刻機(jī)單次曝光的極限；如果節(jié)距小于 80nm，在更先進(jìn)的光刻機(jī)被應(yīng)用于量產(chǎn)前，必須采用雙重或多重圖形化技術(shù)。目前，在工業(yè)界最常見的雙重圖形化技術(shù)有兩種，即自對(duì)準(zhǔn)雙重圖形化 (Self-Aligned Double Patterning， SADP）技術(shù)和光刻-刻蝕-光刻-刻蝕（Litho-Eich-Litho-Etch,LELE）雙重圖形化技術(shù)。

SADP 技術(shù)先利用浸沒式光刻機(jī)形成節(jié)距較大的線條，再利用側(cè)墻圖形轉(zhuǎn)移的方式形成 1/2 節(jié)距的線條，這種技術(shù)比較適合線條排列規(guī)則的圖形層，如 FinFET 工藝中的 Fin 或后段金屬線條。從SADP 技術(shù)還可發(fā)展出自對(duì)準(zhǔn)四重圖形化(Self-Aligned Quadruple Patterning, SAQP）技術(shù)或自對(duì)準(zhǔn)多重圖形化(Self-Aligned Multiple Patterning, SAMP）技術(shù)。SADP 技術(shù)大大降低了對(duì)光刻機(jī)的要求，而且也不存在套準(zhǔn)的問題但增加了對(duì)設(shè)計(jì)圖形的限制；對(duì)于復(fù)雜分布的小尺寸高密度圖形，則需采用 LELE方式實(shí)現(xiàn)雙重圖形化。

LELE 雙重圖形化技術(shù)需要先將圖形按一定的算法拆分成兩層并分別制作掩模版，使得每一層圖形都能在光刻能力限制范圍內(nèi)。常見的 LELE 工藝流程為，首先用第 1 張掩模版曝光并刻蝕，將圖形轉(zhuǎn)移到硬掩模上；然后用第2張掩模版曝光，利用第2次曝光形成的光刻膠及第1次刻蝕形成的硬掩模作為阻擋進(jìn)行第 2 次刻蝕，同時(shí)將兩層掩模版的圖形轉(zhuǎn)移到目標(biāo)圓片上。LELE 雙重圖形化技術(shù)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，在實(shí)施時(shí)稍有差別，但無論采用何種方式．關(guān)鍵是要保證最終圖形與設(shè)計(jì)圖形盡可能接近。LELE 方式的技術(shù)難點(diǎn)在于圖形的 拆分 與 組合，兩次曝光的套準(zhǔn)，以及避免圖形在多次轉(zhuǎn)移過程中質(zhì)量變差等。除了上達(dá)兩種雙重圖形化技術(shù)，還有對(duì)同一層曝光兩次，然后刻蝕一次的方式，但是這種方式對(duì)光刻膠的要求很高，在業(yè)界較少采用。

從嚴(yán)格意義上來說，32nm/28nm 節(jié)點(diǎn)是采用全部單次曝光技術(shù)的最后一代，雖然在柵極光刻中用到端對(duì)端切割技術(shù)，但也僅被認(rèn)為是一種準(zhǔn)雙重圖形化技術(shù)。20~14nm 節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵層均開始采用雙重圖形化，包括 SADP 和LELE。到了 7nm節(jié)點(diǎn)，就可能需要采用 SAQP 和LE多次的技術(shù)，這種將一層圖形拆分成多層的方式突破了光刻機(jī)的極限，但也提高了工藝復(fù)雜度，所以對(duì)成品率有不利的影響。同時(shí)，由于掩模版是集成電路制造中價(jià)格最高的工藝材料，光刻機(jī)是價(jià)格最高的工藝設(shè)備，所以雙重或多重圖形化技術(shù)明顯增加了制造成本。隨著 EUV 光刻技術(shù)的成熟，在7nm/5nm 節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵圖層極有可能采用 EUV 光刻。

審核編輯 ：李倩