基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)(TCAD)的工藝開發(fā)
概念選擇會(huì)為流程中的每個(gè)步驟提供合適的工藝,這可通過(guò)圖3中的具體案例進(jìn)行說(shuō)明。所選擇用于展示的兩個(gè)最初形狀:傳統(tǒng)形狀和圓角形狀。目的是在柵多晶硅蝕刻后從形狀視角確定更加合適的結(jié)構(gòu)。選擇標(biāo)準(zhǔn)是柵氧頂部殘留的多晶硅的量,殘留柵氧的厚度和柵高。
在試運(yùn)行和驗(yàn)證階段,此例的目的是確定柵多晶硅蝕刻后最穩(wěn)定的形狀。
圖3.在試運(yùn)行和驗(yàn)證階段,此例的目的是確定柵多晶硅蝕刻后最穩(wěn)定的形狀。
厚度和尺寸的差異將根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行確定。同時(shí),對(duì)于柵多晶硅蝕刻前的工藝步驟,蝕刻速度及其與相關(guān)薄層材料的差異會(huì)被輸入至形貌模擬器。選擇標(biāo)準(zhǔn)處理能力的模擬結(jié)果被用于縮小概念。
結(jié)果顯示傳統(tǒng)形狀殘留多晶硅的概率為30%,對(duì)圓角形狀殘留多晶硅的概率可忽略不計(jì)。對(duì)于殘留柵氧的厚度,結(jié)果顯示兩種形狀的加工能力指數(shù)(Cpk)均足夠大,并且,任何一種形狀都是可以接受的。能力指數(shù)(Cpk)是產(chǎn)品規(guī)格限制與工藝可變性之間的比率。能力指數(shù)(Cpk)越高,則加工分配與規(guī)格限制的比率越窄,并且產(chǎn)品越統(tǒng)一。對(duì)于柵高,在圓角形狀的情況下的能力指數(shù)(Cpk)高于傳統(tǒng)形狀,比率為3.5。這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的比較可以確定圓角形狀比傳統(tǒng)形狀更合適。
通過(guò)這種方式,將模擬有效地應(yīng)用于概念選擇,可以減少試運(yùn)行的分裂條件數(shù)量,并可減少開發(fā)時(shí)間。
按照單獨(dú)加工步驟的選擇,整個(gè)流程的優(yōu)化為批量生產(chǎn)做好準(zhǔn)備。在圖4所示例子中,模擬可以找出操作范圍,并同時(shí)使所選擇的標(biāo)準(zhǔn)避免連接空隙和基板蝕刻出現(xiàn)失效,這些失效可能由于缺少氮化硅孔隙和空隙形成。本次研究中,在形貌模擬器中模式參數(shù)的校準(zhǔn)提前進(jìn)行,同時(shí)參照線性氮化硅層的試驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)這些參數(shù),改變柵間距和氮化硅沉積厚度對(duì)操作范圍進(jìn)行調(diào)查。結(jié)果顯示當(dāng)前條件處于操作范圍邊緣,并且工藝下限可通過(guò)使氮化硅沉積厚度變薄得到提高,而無(wú)需改變柵間距。
通過(guò)使用所確定的選擇標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所選擇的工藝進(jìn)行優(yōu)化,并確定操作范圍,從而避免失效。
圖4.通過(guò)使用所確定的選擇標(biāo)準(zhǔn)對(duì)所選擇的工藝進(jìn)行優(yōu)化,并確定操作范圍,從而避免失效。
通過(guò)這種方式,使用形貌模擬可在兩種形狀中進(jìn)行插入,從而對(duì)制造和操作范圍評(píng)估的必要下限進(jìn)行驗(yàn)證。
結(jié)論
本文介紹了一種基于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)(TCAD)的方法,可應(yīng)用于半導(dǎo)體制造的工藝開發(fā)和批量生產(chǎn)階段。該方法已使東芝公司減少了工藝開發(fā)成本和時(shí)間。同時(shí)可以使工藝在投入制造前對(duì)工藝窗口進(jìn)行了優(yōu)化,并在制造過(guò)程中使工藝再一次得到有效重視,這兩點(diǎn)對(duì)良率的更快提升起到了重要的作用。
評(píng)論