双重图形化技术（Double Patterning Technology，DPT）

双重图形化又称双曝光或两次曝光，其思路是将同一图形层的数据分成两次或两张掩模版分别成像。随着集成电路制造技术的发展，光刻技术面临着巨大挑战，从而对版图设计的要求也更为严格。例如，为了保证图形转移的质量，设计规则倾向于将同一层图形的线条按一个方向排列。尽管如此，当同一方向排列的线条的节距接近 80nm 时，也已达到 193nm 浸没式光刻机单次曝光的极限；如果节距小于 80nm，在更先进的光刻机被应用于量产前，必须采用双重或多重图形化技术。目前，在工业界最常见的双重图形化技术有两种，即自对准双重图形化 (Self-Aligned Double Patterning， SADP）技术和光刻-刻蚀-光刻-刻蚀（Litho-Eich-Litho-Etch,LELE）双重图形化技术。

SADP 技术先利用浸没式光刻机形成节距较大的线条，再利用侧墙图形转移的方式形成 1/2 节距的线条，这种技术比较适合线条排列规则的图形层，如 FinFET 工艺中的 Fin 或后段金属线条。从 SADP 技术还可发展出自对准四重图形化(Self-Aligned Quadruple Patterning, SAQP）技术或自对准多重图形化(Self-Aligned Multiple Patterning, SAMP）技术。SADP 技术大大降低了对光刻机的要求，而且也不存在套准的问题但增加了对设计图形的限制；对于复杂分布的小尺寸高密度图形，则需采用 LELE方式实现双重图形化。

LELE 双重图形化技术需要先将图形按一定的算法拆分成两层并分别制作掩模版，使得每一层图形都能在光刻能力限制范围内。常见的 LELE 工艺流程为，首先用第 1 张掩模版曝光并刻蚀，将图形转移到硬掩模上；然后用第2张掩模版曝光，利用第2次曝光形成的光刻胶及第1次刻蚀形成的硬掩模作为阻挡进行第 2 次刻蚀，同时将两层掩模版的图形转移到目标圆片上。LELE 双重图形化技术根据应用场景的不同，在实施时稍有差别，但无论采用何种方式．关键是要保证最终图形与设计图形尽可能接近。LELE 方式的技术难点在于图形的 拆分 与 组合，两次曝光的套准，以及避免图形在多次转移过程中质量变差等。除了上达两种双重图形化技术，还有对同一层曝光两次，然后刻蚀一次的方式，但是这种方式对光刻胶的要求很高，在业界较少采用。

从严格意义上来说，32nm/28nm 节点是采用全部单次曝光技术的最后一代，虽然在栅极光刻中用到端对端切割技术，但也仅被认为是一种准双重图形化技术。20~14nm 节点关键层均开始采用双重图形化，包括 SADP 和LELE。到了 7nm 节点，就可能需要采用 SAQP 和LE多次的技术，这种将一层图形拆分成多层的方式突破了光刻机的极限，但也提高了工艺复杂度，所以对成品率有不利的影响。同时，由于掩模版是集成电路制造中价格最高的工艺材料，光刻机是价格最高的工艺设备，所以双重或多重图形化技术明显增加了制造成本。随着 EUV 光刻技术的成熟，在7nm/5nm 节点的关键图层极有可能采用 EUV 光刻。

审核编辑 ：李倩