芯片工艺先进节点的知识

先进工艺节点的design rule

 

 

 核心概念拆解
Fin（鳍片）：是 5nm FinFET 晶体管的核心立体结构，由硅材料制成，形似小鱼鳍，作为电流传导的通道。鳍片的尺寸、间距直接决定晶体管的开关速度与功耗，5nm 工艺中鳍间距（Fin Pitch）被大幅缩小，以此提升单位面积内的晶体管密度，这也是 5nm 芯片性能优于更先进制程的重要原因之一。
Cut（切割工艺）：是针对鳍片或栅极的精细化刻蚀步骤。因 5nm 工艺中晶体管排列极度密集，通过切割可精准分离相邻的鳍片或栅极结构，避免电路短路或功能紊乱，同时能灵活定义不同晶体管的尺寸与布局，适配芯片不同区域的性能需求。

 

先进工艺常见的Cut 层mask 存在Fin 层，Ploy(Gate)层，Metal -Cut 层。

Fin 层Cut 是保证Fin结构本身 边沿End处是直角，保证FIN的尺寸和形状。 如上面Fin + Cut

Gate (Poly) 的Cut 本身Poly也是一层，design 设计END to END gap 工艺上很容易bridge，故一层design 拆开层为两层。一层不考虑E2E这些位置先做上去，然后再用一层段Bar去截断原本的Gap位置。如图上GAT +Cut。 本质是Gate这一层很近的栅极一次design 直接做出来会bridge,裁开做两层。

Metal-Cut （1XCUT层类似也是和Poly -cut 的机制和基本动机一致。

Gate-CUT 切割前后比较：

切割前        横向连续长条状栅极覆盖在纵向排列的多个鳍片（Fin）上方，栅极贯穿整个器件有源区，所有鳍片暂时被同一栅极关联        此时为连续的多晶硅栅极或金属栅极层，无法区分单个晶体管的栅极，晶体管无法独立工作，仅能作为整体的栅极结构存在。
切割后        在连续栅极的预设位置出现断开缺口（切割处填充氧化硅等绝缘材料），缺口将长条栅极分成多个独立小段，每个小段栅极对应 1 - 2 个鳍片        每个独立小段就是单个晶体管的栅极，实现相邻晶体管栅极的电气隔离，可独立控制对应鳍片的电流通断，且缩小了栅极间距，提升单位面积晶体管集成度。