Laut eines Berichts von Bloomberg arbeiten Huawei und SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation), Chinas führender Halbleiterhersteller, an einer Fertigung in 5 nm mit Mehrfachstrukturierung (Multiple Patterning). Dieser soll es China weiterhin ermöglichen, auf moderne Fertigungstechnik aus dem Westen zu verzichten und dennoch moderne Chips fertigen zu können.
Das eingereichte Patent beschreibt ein Self-Aligned-Quadruple-Patterning (SAQP), also ein Verfahren, bei dem eine Doppelstrukturierung mit Mehrfach-Spacer-Ansatz doppelt und somit letztendlich vierfach verwendet wird.
Beim SAQP werden sogenannte Spacer eingesetzt, die als Seitenwand an vorhandenen Strukturen aufgebaut werden. Durch eine Abfolge von Abscheidung und anisotropem Ätzen entstehen zwei neue Strukturen. Durch eine Optimierung der Prozessbedingungen, vor allem der abgeschiedenen Schichtdicke, kann so eine Verdopplung der ursprünglichen Liniendichte erfolgen und damit werden kleinere Strukturen möglich. Es können Transistor-Strukturen mit der Hälfte des ursprünglichen lithographischen Linienabstands gebildet werden.
Das was Huawei und SMIC beschreiben, ist womöglich ein Mehrfach-Spacer-Ansatz, bei dem optimierte Fotolacke und bestimmte Säureprofile zum Einsatz kommen. Theoretisch ist damit eine Pitch-Auflösung um den Faktor acht möglich, aus 40 nm würden 5 nm werden. Wiederholt man diesen Ansatz ist sogar Faktor 16 möglich.
{nozuna nzimagefromgallery}11dab08d-eacb-11ee-88a5-000c29322405 0{/nozuna nzimagefromgallery}Allerdings sind solche Mehrfachstrukturierungen in der Praxis nicht ganz einfach umzusetzen. Die Steuerung der Ausbeute hin auf ein akzeptables Niveau ist dabei die größte Herausforderung und schon so mancher Hersteller ist an einem Multiple-Patterning-Verfahren gescheitert. Jede Belichtung birgt ihr eigenes Risiko und bei einer Mehrfachstrukturierung wird dieses Risiko auch mehrfach multipliziert. Hinzu kommt die möglichst ideale Abstimmung im Multiple-Patterning-Verfahren selbst.
Bis China eigene EUV-Systeme zur Verfügung stehen, wird man für modernste Fertigungsprozesse allerdings auf DUV plus Mehrfachstrukturierung angewiesen sein.
