基于計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)(TCAD)的工藝開發(fā)

　　概念選擇會為流程中的每個步驟提供合適的工藝，這可通過圖3中的具體案例進(jìn)行說明。所選擇用于展示的兩個最初形狀：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。

　　在試運行和驗證階段，此例的目的是確定柵多晶硅蝕刻后最穩(wěn)定的形狀。

　　圖3.在試運行和驗證階段，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)實際數(shù)據(jù)進(jìn)行確定。同時，對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%，對圓角形狀殘留多晶硅的概率可忽略不計。對于殘留柵氧的厚度，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。

　　通過這種方式，將模擬有效地應(yīng)用于概念選擇，可以減少試運行的分裂條件數(shù)量，并可減少開發(fā)時間。

　　按照單獨加工步驟的選擇，整個流程的優(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，同時參照線性氮化硅層的試驗結(jié)果。通過這些參數(shù)，改變柵間距和氮化硅沉積厚度對操作范圍進(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使氮化硅沉積厚度變薄得到提高，而無需改變柵間距。

　　通過使用所確定的選擇標(biāo)準(zhǔn)對所選擇的工藝進(jìn)行優(yōu)化，并確定操作范圍，從而避免失效。

　　圖4.通過使用所確定的選擇標(biāo)準(zhǔn)對所選擇的工藝進(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，從而對制造和操作范圍評估的必要下限進(jìn)行驗證。

　　結(jié)論

　　本文介紹了一種基于計算機(jī)輔助設(shè)計技術(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)成本和時間。同時可以使工藝在投入制造前對工藝窗口進(jìn)行了優(yōu)化，并在制造過程中使工藝再一次得到有效重視，這兩點對良率的更快提升起到了重要的作用。