- •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
Технологических операций изготовления ис
Моделируемые операции
|
Наименование программ |
|||||||||
SUPREM-I |
SUPREM-II |
SUPREM-III |
TEX-I |
SUPRA |
RECIPE |
ROMAMS |
FABRICS-II |
BICEPS |
Oven v.1.0 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Имплантация: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество слоев в мишени: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
два (Si, SiO2) |
+ |
+ |
|
|
+ |
+ |
|
+ |
+ |
|
пять (Si, SiO2, Si3N4, p-Si, фоторезист) |
|
|
+ |
|
|
|
+ |
|
|
|
Имплантация через маску, 2D-модель |
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Ионы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B, P, As, Sb |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
B, P, As, Sb, O, N, Al, Ag и т.д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Типы профилей распределения концентраций имплантированных ионов: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гауссиана |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
+ |
гаусиана с “хвостом” |
|
|
|
|
+ |
|
+ |
+ |
+ |
|
две полугауссианы |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
PEARSON IV – для всех ионов |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
PEARSON IV – для B+ эмпирический экспоненциальный “хвост” |
|
+ |
|
+ |
|
|
|
|
|
+ |
расчет методом Монте-Карло |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
решение транспортного ур-я Больцмана |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
Имплантация через маску, 3D-модель |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
Отжиг: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Одномерный расчет |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
+ |
Двумерный расчет |
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
Трехмерный расчет |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
Расчет коэффициентов диффузии примесей: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коэффициенты диффузии постоянны |
|
|
|
|
|
+ |
|
+ |
|
|
B: D=Dx+D+ |
+ |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
+ |
As, Sb, P: D=Dx+D- |
+ |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
+ |
B: D=Dx+D-+DOED |
|
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
|
+ |
|
учет высокого уровня легирования |
|
|
+ |
+ |
+ |
|
+ |
|
|
|
учет дрейфового члена, обусловленного наличием заряженных примесей |
|
|
+ |
|
+ |
|
+ |
|
+ |
|
учет кластерообразования |
|
+ |
+ |
+ |
+ |
|
+ |
|
+ |
|
Рост пленки окисла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
одномерный расчет |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
+ |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
двумерный расчет |
|
|
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
линейно-параболический закон |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
учет зависимости коэффициентов А и B от давления, степени легирования, ориентации подложки |
|
+ |
+ |
|
|
|
|
+ |
+ |
|
от состава среды |
|
|
+ |
|
|
|
|
+ |
|
|
Эпитаксия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рост эпипленки из газовой фазы |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
Автолегирование эпипленки при ее росте из легированной подложки – модель сегрегации на поверхности раздела |
+ |
+ |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
Численное решение уравнения Фика |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
учет содержания примесей в газовой фазе |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
Все три версии программы SUPREM (I, II, III) одномерны (как и отечественные программы TEX-I [11] и RITM [12], которые в основном подобны комплексу SUPREM-II). Последняя версия IV [13] программы SUPREM отличается двумерностью расчетов.
Отличительные особенности програмных комплексов SUPRA [14], RECIPE [15], ROMANS [16], FABRICS [17] и BICEPS [18] состоят в том, что они основаны на двумерном физическом моделировании роцессов имплантации примесей через маску, термического отжига в окислительной среде и автолегирования при эпитаксиальном наращивании кремниевой подложки. Эти программы имеют различный уровень физических моделей и используемых вычислительных методов – от программы RECIPE, характеризующейся двумерным физическим моделированием только имплантации через маску и эпитаксии, до программы ROMANS, отличающейся высоким уровнем используемых вычислительных методов.
В первом разделе приведены физические модели базовых технологических процессов и их соответствующее математическое описание, используемые в программе SUPREM II – ионная имплантация, диффузионное перераспределение примесей при термообработке, окисление и эпитаксия.
Второй раздел посвящен описанию численной реализации физических моделей технологических операций в программе SUPREM II.
В третьем разделе описываются модели, используемые в программе SUPREM II, для расчета основных электрических характеристик проектируемых приборов – слоевого сопротивления и порогового напряжения МОП структуры.
В четвертом разделе приводятся особенности многомерного моделирования технологии формирования структурных элементов приборов микроэлектроники и типичные результаты расчетов.
В пятом разделе описывается входной язык программы SUPREM II.