- •Программа технологического проектирования suprem II Введение
- •Технологический маршрут изготовления быстродействующих кмоп бис
- •Технологических операций изготовления ис
- •1. Физические Модели технологиЧеских процессов в программе suprem II
- •1.1. Модель ионной имплантации
- •1.2. Диффузия примесей при термообработке
- •1.2.1. Диффузионный поток
- •Глубина, мкм
- •1.2.2. Диффузия при неравновесных условиях, усиленная окислением
- •1.2.3. Потоки на поверхности раздела
- •1.2.4. Механизмы генерации и потерь
- •1.3. Термическое окисление
- •1.4. Эпитаксия кремния
- •Движущаяся граница
- •2. Численная реализация физических моделей технологических операций в программе suprem II
- •2.1. Стационарные границы
- •2.2. Движущиеся границы в системах SiO2/Si и Si/epiSi
- •2.3. Ошибки обрезания и генерация временного шага
- •3. Расчет электрических характеристик в программе suprem II
- •3.1. Слоевое сопротивление
- •3.2. Пороговое напряжение моп структуры
- •4. Многомерное моделирование технологии формирования ис
- •4.1. Моделирование профиля имплантированных примесей
- •4.2. Моделирование перераспределения примеси в процессе окисления
- •Система уравнений предиктора
- •4.3. Программная реализация
- •4.4. Иллюстрация типичных результатов трехмерных расчетов
- •5. Входной формат задания на моделирование в программе suprem II
- •B. Input/output cards (входные / выходные строки задания на моделирование)
- •В программе suprem II
- •Литература
Программа технологического проектирования suprem II Введение
Бурный прогресс развития микроэлектроники сопровождается постоянным усложнением технологии, что влечет за собой неуклонное удорожание оборудования. В связи с этим в начале 90-х годов встал вопрос о справедливости выполнении закона Мура на современном этапе развития микроэлектроники с экономической точки зрения. Основной аргумент в пользу такого вывода состоит в экспоненциально возрастающей стоимости проектирования и оборудования, надежности и стоимости, а также затрат на тестирование изделий [1-3].
Быстрое развитие полупроводниковой электроники и отставание физико-химических исследований привели к тому, что проектирование технологии полупроводниковых приборов и микросхем в течение длительного времени носило эмпирический характер. В последние годы уделяется большое внимание теоретическому анализу технологических процессов:
разработаны модели основных технологических операций;
компьютерное моделирование и проектирование становится основой в разработке технологических циклов создания микросхем.
Интегральные микросхемы в зависимости от технологии изготовления могут быть полупроводниковыми, пленочными или гибридными.
Полупроводниковые микросхемы состоят из активных и пассивных элементов, изготовленных в одном монокристалле полупроводника. Полупроводниковые микросхемы обладают рядом преимуществ по сравнению с гибридными: возможность достижения чрезвычайно высокой степени интеграции; высокая надежность (примерно на порядок выше, чем у гибридных микросхем); меньшие геометрические размеры и масса. Однако эти микросхемы имеют и некоторые недостатки, к числу которых относятся: ограниченность номинальных значений параметров элементов; значительная температурная зависимость характеристик активных и пассивных элементов, что усложняет конструирование схем; наличие паразитных взаимодействий между элементами, вызывающих ухудшение качества схем; трудность получения малых пределов допусков пассивных элементов.
Технология изготовления гибридных микросхем основана на последовательном нанесение пленочных пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, индуктивностей, внутрисхемных соединений) на единую изолирующую подложку с последующим подсоединением активных полупроводниковых приборов, микросхем в виде отдельных навесных деталей. Технология гибридных микросхем сравнительно проста и требует меньших, чем полупроводниковая технология, начальных затрат на оборудование, помещение, подсобные службы. При мелкосерийном производстве гибридные микросхемы дешевле полупроводниковых (примерно одной и той же функциональной сложности). Этот класс микросхем обладает рядом достоинств, к числу которых в первую очередь относится возможность использования самых разнообразных активных элементов, что позволяет создавать схемы с широким диапазоном выполняемых функций. Номинальные значения пассивных элементов гибридных микросхем могут изменяться в очень широких пределах, причем воспроизведение номинала может быть достигнуто с высокой точностью. Кроме того, элементы гибридных микросхем характеризуются высокой температурой и временной стабильностью.
При выборе конструкции микросхемы решающими факторами являются: назначение и выполняемые функции микросхемы; элементная база микросхемы, разброс номиналов пассивных элементов, рассеиваемые ими мощности; допуски номиналов элементов; объемы производства микросхем; особые требования, предъявляемые к работе приборов; условия эксплуатации микросхемы.
Технология изготовления интегральных схем основана на многообразных физических явлениях, сопровождающих взаимодействие потоков ионов и фотонов с твердым телом. Конструирование и использование оборудования, реализующего такую технологию, требует больших финансовых затрат. Поэтому несомненно важна и актуальна задача разработки физико-математических моделей операций микроэлектроники и соответствующего программного обеспечения, которые позволяют проводить отработку технологии посредством компьютерных расчетов и являются составной частью систем автоматизированного проектирования микроэлектроники [4-5].
Сложность технологического маршрута изготовления современных полупроводниковых структур можно проиллюстрировать следующим примером: