高级建模库

高级建模过程步骤完全集成到Semulator3D过程编辑器中,并且可以在过程流程中的任何点使用,其中需要更准确的物理过程行为。

软件评估

复杂过程流动的预测结构建模

启用快速几何过程建模和更详细的物理驱动的结构建模的组合

要正确预测完整过程流程的最终结果,必须准确地建模每个过程步骤。Semulator3d高级建模包为标准添加了两个额外的进程步骤核心库:Multietch和选择性外延。这两个步骤可以分别提供更准确的等离子体(干)蚀刻和选择性外延生长建模。使用COVENTOR独特的表面演进引擎,先进的建模过程步骤模仿蚀刻和外延的物理行为,以实现标称和偏心工艺条件中的设备结构的精确预测。

Semulator3D高级建模包是一种强大的预测建模工具,可以构建流程理解,减轻技术风险,消除技术开发中的学习循环。利用易于校准的最小输入参数,流程工程师可以重大了解蚀刻和外延步骤的行为和可变性以及它们在完整技术流程的背景下的后果。

由于它们的灵活性,选择性和方向性,等离子体(干燥)蚀刻对于半导体技术中的FEOL和BEOL至关重要。bob官方网站平台通过改变工艺参数,蚀刻工程师可以实现对感兴趣的特定材料和控制横向蚀刻偏压,聚合物形成和溅射速率的选择性。

MultiTch模型多材料膜堆叠的多物理等离子体蚀刻,使用相对简单的行为输入参数集。这些输入参数包括:

  • 选择性
  • 横向蚀刻偏见
  • 锥角
  • 来源方向性
  • 源保密性,和
  • 溅射率

MultiQutch能够建模非常复杂的蚀刻。蚀刻行为可以在每个物质基础上指定为模型(例如)掩模溅射以及由于聚合物沉积而导致的锥度。有限的可视性蚀刻模型可以考虑复杂的拓扑和窄掩模开口,并且可以在蚀刻过程中模拟材料的蚀刻速率的概况。

s3.3_fig1_beol.

图1. M2-V1过程流动(a)m2-l1光刻后(b)m2-l2 litho,(c)v1部分蚀刻,(d)blok开放和(e)幼崽。

例如,考虑所示的M2-V1过程流程图1。该BEOL通孔通过链集成具有沟槽 - 第一金属硬掩模,具有自对准通孔(TFHM-SAV)。在V1上实现合适的倒角对于避免过度电迁移和装置故障至关重要。在该示例中,倒角主要通过在M2过蚀刻(OE)期间溅射引起的。M2 OE通常设计成避免蚀刻BLOK,并且结果使用强烈聚合的化学,这需要更高的偏置电压。图2.显示M2 OE的演变;注意倒角的形成和对低k ILD的选择性。虽然选择性非常好,但晶片上的所有材料都是蚀刻。过度的过度蚀刻可以对产率产生负面影响,例如锡硬掩模的断裂。可以使用MultiTch调查和理解这些潜在的后果。

s3.3_fig2_beol_etch.

图2. M2 OE的演变。注意v1上的倒角的形成
和锡硬面膜和布洛克的侵蚀。

MultiQutch还可用于在整个过程流程中模拟STI,翅片,栅极,沟槽,触点和间隔物蚀刻的类似上有趣的现象。

选择性外延生长(外延)是平面设备中应变硅技术的关键推动因素,对实现FinFET性能目标仍然至关重要。由于复杂的生长特性和有限的执行晶圆测量能力,外延可以是技术风险和设备变化的重要来源。建模可以通过改善对增长特征和变异来源的理解来减轻这种风险。

Semulator3D模型通过主要硅平面家庭的增长率表征展开外延。通过外延实现的结构通常受到生长缓慢的飞机家族的强烈影响。具有非晶形邻居材料的接口的外延行为也可能是重要的,并且可以通过特定于材料的过度生长参数在Semulator3D中控制。使用这种相对较小的参数,物理驱动的表面演化建模发动机能够模拟非常动态,复杂的外延生长特性。

考虑如图3所示的示例Sub-22nm FinFET技术。此示例技术使用鳍片定义的间隔图案,嵌入式外延源 - 排水管(仅限PFET),差分更换HKMG集成和自对准本地互连。

s3.3_fig3_feol.

图3. 0.074 UM2 SRAM单元中的示例过程流程(A)鳍片定义和STI,(B)牺牲栅极模块,(C)垫片和嵌入式SIGE,(D)更换金属栅极和(e)中间模块中间

图4显示了单翅片上外延的演变。在这种方向上,对于与方向对准的翅片侧壁,外延生长受到缓慢增长的平面的限制。相邻非结晶材料的过度生长特性对外延生长的最终尺寸具有显着影响,平面生长率也是如此。

(a)在标称过程条件下

(a)在标称过程条件下

(b)具有过度生长的邻近的非结晶材料(PACPED)

(b)具有过度生长的邻近的非结晶材料(PACPED)

(c)具有更快的速率。

(c)具有更快的速率。

图4.标称工艺条件下外延生长(a)的进化,(b)具有过度生长的邻近的非结晶材料(突出),(c),具有更快的速率。

Semulator3d包括建模步骤以预测材料的掺杂和随后的热处理的掺杂剂扩散。可以指定植入的掺杂剂物质和剂量以及范围,纵向和横向静脉。这种能力并不意味着更换长周期时间TCAD植入物建模的精度,而是为了使掺杂剂灵敏度的快速转向分析和对先前和后续处理的响应。离子植入物和热扩散过程操作实现为新的过程编辑器步骤,具有自己的行为参数。扩散还需要激活能量的规范(例如一种)和基础扩散率(d0.)在材料编辑器中。Semulator3D还将掺杂剂集成在沉积和选择性外延过程模型中。梯度可视化功能Semulator3d Viewer.允许用户通过过程集成和过程变异影响最终掺杂剂浓度来可视化掺杂剂扩散。掺杂剂浓度显示在任何横截面上,而3D视图的其余部分始终显示材料模型。

刨床

已经开发了各种沉积技术并广泛地在现代半导体工业中使用,并且可以在表面反应和质量运输方面通过沉积物理学来确定沉积的薄膜曲线。常见的观察说,诸如PVD和PECVD的质量传输有限沉积可以具有非全成形步骤覆盖,导致在后面的过程中遮蔽,面包 - 面包效应或空隙形成。

图1. MX屏障/ Cu填充过程中的面包屑效应和空隙形成

图1. MX屏障/ Cu填充过程中的面包屑效应和空隙形成

可视性沉积过程可以将方向性与沉积中的方向解度结合以解决这种非共形过程。一旦指定了沉积方向性,可以通过晶片表面上每个点的沉积源的可视源的功能来计算晶片上的每个点处的膜厚度。另外,在该模型中也支持诸如旋转,扭曲和倾斜的晶片位置,以模拟实用的沉积环境。

非符合沉积和阴影效果 -  a。概述

(a)概述

非符合沉积和阴影效果 -  b。横截面

(b)横截面

非符合沉积和阴影效果 -  C。顶视图

(c)顶视图

图2.非符合沉积和阴影效果(a)概述(b)横截面(c)顶视图。

在CMOS源/排水工程中,选择性外延生长之前的凹陷可以有助于信道应变并减少短信效应。一种凹陷方法使用具有湿化学物质(如TMAH或NH 4 OH)的晶体或各向异性蚀刻,以暴露在结晶硅中的{111}平面,从而产生σ形腔中的σ形腔。

晶体蚀刻工艺模型通过使用主要硅平面家族的不同蚀刻速率来晶形蚀刻。可以指定快速和慢速蚀刻平面以调整不同的蚀刻化学品,并且当该特征与选择性外延过程模型结合使用时,可以实现现实的CMOS源/漏曲线。

Semulator3D基于氢氧化物的蚀刻模型导致暴露的{111}刻面。

Semulator3D基于氢氧化物的蚀刻模型导致暴露的{111}刻面。

CMOS源/漏蚀刻凹槽的演变

CMOS源/漏蚀刻凹槽的演变

晶圆蚀刻行为受特征尺寸和图案密度的变化的影响。作为关键尺寸继续缩小,模式依赖性蚀刻效果变得更加明显。隔离的特征可以以不同于浓密图案区域的特征在不同的速率下蚀刻。加载效果和变化的纵横比也导致晶片上的非均匀蚀刻轮廓深度或各向异性。Semulator3D将此模式依赖性与标准蚀刻和多蚀刻模块集成到模拟效果,例如蚀刻负载,RIE LAG或ARDE。

模式相关的蚀刻过程

半导体3D模型横截面,示出了蚀刻轮廓和深度图案依赖性,用于不同的线宽和间距。

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