基于計算機輔助設計技術(shù)(TCAD)的工藝開(kāi)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構。選擇標準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定的形狀。

　　厚度和尺寸的差異將根據實(shí)際數據進(jìn)行確定。同時(shí)，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(huì )被輸入至形貌模擬器。選擇標準處理能力的模擬結果被用于縮小概念。

　　結果顯示傳統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，結果顯示兩種形狀的加工能力指數(Cpk)均足夠大，并且，任何一種形狀都是可以接受的。能力指數(Cpk)是產(chǎn)品規格限制與工藝可變性之間的比率。能力指數(Cpk)越高，則加工分配與規格限制的比率越窄，并且產(chǎn)品越統一。對于柵高，在圓角形狀的情況下的能力指數(Cpk)高于傳統形狀，比率為3.5。這三個(gè)標準的比較可以確定圓角形狀比傳統形狀更合適。

　　通過(guò)這種方式，將模擬有效地應用于概念選擇，可以減少試運行的分裂條件數量，并可減少開(kāi)發(fā)時(shí)間。

　　按照單獨加工步驟的選擇，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)使所選擇的標準避免連接空隙和基板蝕刻出現失效，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的校準提前進(jìn)行，同時(shí)參照線(xiàn)性氮化硅層的試驗結果。通過(guò)這些參數，改變柵間距和氮化硅沉積厚度對操作范圍進(jìn)行調查。結果顯示當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準對所選擇的工藝進(jìn)行優(yōu)化，并確定操作范圍，從而避免失效。

　　圖4.通過(guò)使用所確定的選擇標準對所選擇的工藝進(jìn)行優(yōu)化，并確定操作范圍，從而避免失效。

　　通過(guò)這種方式，使用形貌模擬可在兩種形狀中進(jìn)行插入，從而對制造和操作范圍評估的必要下限進(jìn)行驗證。

　　結論

　　本文介紹了一種基于計算機輔助設計技術(shù)(TCAD)的方法，可應用于半導體制造的工藝開(kāi)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(kāi)發(fā)成本和時(shí)間。同時(shí)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(guò)程中使工藝再一次得到有效重視，這兩點(diǎn)對良率的更快提升起到了重要的作用。