Nieuws

De nieuwe die integratie en het vormen van regelingen in 3D geheugen en logicaapparaten worden gebruikt hebben productie en opbrengst tot uitdagingen geleid. De industriële nadruk is van het schrapen van voorspelbare eenheidsprocessen in 2D structuren naar de opwindendere volledige integratie van complexe 3D structuren verschoven. Conventionele 2D lay-outdrc, de off-line wafeltjemetrologie, en de off-line elektrometingen volstaan niet meer om prestaties en opbrengstdoelstellingen te bereiken, wegens de ingewikkeldheid van deze nieuwe 3D structuren. De techniek van het vallen en opstaansilicium ook wordt remmend duur, toe te schrijven aan de tijd en de kosten van hetgebaseerde testen.

De „virtuele vervaardiging“ is een potentiële oplossing aan dit probleem. De virtuele vervaardigingssoftware kan tot een digitaal equivalent van een daadwerkelijk halfgeleiderapparaat leiden, door geïntegreerde processtromen in een digitale omgeving te modelleren. De software steunt procesveranderlijkheid het testen, de ontwikkeling van de integratieregeling, tekortanalyse, de elektroanalyse en zelfs optimalisering van het procesvenster. Bovenal, kan het de stroomafwaartse vertakkingen van procesveranderingen voorspellen die anders bouwstijl-en-testcycli in fab zouden vereisen.

Een BORRELdemonstratie

Wij zullen SEMulator3D, een virtueel platform van de vervaardigingssoftware, gebruiken om aan te tonen hoe de virtuele vervaardiging complexe halfgeleider productie en opbrengst uitdagingen kan efficiënt oplossen. Wij zullen het effect van etsen hulpmiddelvariaties (zoals materiële selectiviteit of stroomdistributie) op apparaten elektroprestaties modelleren. Een eenvoudige studie van het BORRELapparaat zal worden gebruikt om te benadrukken het effect van poort gedrag etst en stapkenmerken op elektroprestaties en opbrengstdoelstellingen etst.

Het werkschema zal een typische opeenvolging van de 4 stap virtuele vervaardiging volgen:

1. De de nominale processtappen en informatie van de apparatenmeetkunde zijn ingegaan in de software. Dit staat de software toe om een 3D vooruitlopend model van het apparaat te produceren dat verder kan worden gekalibreerd.

Fig. 1: Zodra de modelinformatie is ingegaan, toont het het condensatorcontact zoals getoond. Op dit punt, kan de elektroanalyse worden uitgevoerd, en het randeffect van de condensator kan worden onderzocht.

2. De metriek van belang worden gevestigd om het structurele of elektrogedrag te kwalificeren. Deze kunnen virtuele metrologie, 3D DRCs (de controles van de ontwerpregel) en elektroparameters zoals Vth omvatten.

Fig. 2: SEMulator3D identificeert apparatenelektroden in een 3D structuur en simuleert apparatenkenmerken gelijkaardig aan TCAD-software, maar zonder de behoefte aan tijdrovende TCAD-modellering.

3. Een ontwerpstudie wordt uitgevoerd in de software. Dit gebruikt een Damhinde (Ontwerp van Experimenten) om belangrijke parameters te identificeren en omvat gegevens en gevoeligheidsanalyse aan hulp in het optimaliseren van procesontwikkeling en/of ontwerpveranderingen.

Fig. 3: De ingenieurs kunnen om het even welke metrologie in SEMulator3D analyseren om belangrijke parameters te identificeren, die hoekgevallen openbaren zoals hierboven getoond (omringd in rood).

4. Tot slot wordt de Optimalisering van het Procesvenster uitgevoerd om een geoptimaliseerde waarde voor elke procesparameter te verstrekken, die het percentage geselecteerde parameters maximaliseren die binnen de opbrengst Spec. vallen.

Proces modeloptimalisering om een elektroprestatiesdoel tevreden te stellen

Fig. 4: Afbeelding van het analyticswerkschema in SEMulator3D, met inbegrip van de PWO-eigenschap.

In dit voorbeeld, zullen wij productieprocessen optimaliseren om specifieke elektroprestaties te richten. Wij zullen een specifieke elektrowaarde kiezen en zullen onze processtappen rond dit doel optimaliseren. Elke parameter van de processtap zal aan onderzoek naar procesvoorwaarden worden gevarieerd die het elektroprestatiesdoel bereiken. In onze studie, hebben wij Vth (drempelvoltage) als ons doel, met een waarde van 0.482V gekozen. Gebruikend regressieanalyse in de software, kunnen wij drie procesparameters (de Dikte van het Verbindingsstukoxyde, de Diepte van het Verbindingsstukoxyde en Hoge k-Dikte) identificeren die in termen van hun effect op het drempelvoltage significant zijn (zie figuur 5). Deze stap wordt gevolgd door Proces ModelCalibration (PMC) gebruikend dezelfde regressiegegevens, die de nauwkeurigheid van het procesmodel voorafgaand aan het optimaliseren van deze drie belangrijke procesparameters om de bepaalde Vth-doelstellingen te bereiken garanderen.

Fig. 5: Optimaliseringsresultaten die Vth gebruiken als doel, met geoptimaliseerde parameters.

De Optimalisering van het procesvenster (PWO) om de optimale procesparameter te plaatsen strekt zich uit

De Optimalisering van het procesvenster (PWO) kan het aantal voorproductiewafeltjes wezenlijk verminderen nodig voor het off-line testen door een gestructureerde en geleidelijke methodologie te gebruiken om virtuele proefneming uit te voeren. Het kan maximumopbrengst (succestarief binnen lagere en bovengrenswaaiers, figuur 6 zien) voor bestaande processen in beraad voorspellen. Wat nog belangrijker is, kan het nominale procesvoorwaarden en variatiecontrole-eisen opnieuw bepalen om maximumsuccestarief (of opbrengst) te bereiken.

Nadat de belangrijke parameters worden geïdentificeerd, zal een nieuw virtueel Ontwerp van Experimenten (DOE) worden uitgevoerd om parameterwaarden te vinden die prestaties en opbrengst aan vereisten voldoen. Het experiment moet een bepaalde onderzoeksruimte (of waaier) voor elk van de geselecteerde parameters omvatten. Om statistische betekenis te verkrijgen, wordt het gesimuleerde experiment in werking gesteld vaak over de user-defined onderzoeksruimte. Het PWO-algoritme verstrekt dan een geoptimaliseerde waarde voor elke procesparameter, die het percentage van de geselecteerde apparatenparameter maximaliseren dat de specificatie van het doelapparaat („inSpec%“) ontmoet.

Zoals aangetoond in (verlaten) figuur 6, standaarddeviatie veronderstellend een van 0.5nm, van 1.0nm en 0.2nm-voor de drie parameters (de dikte van het verbindingsstukoxyde, de diepte van het verbindingsstukoxyde en hoge k-dikte), respectievelijk, meldde het PWO-systeem een verhoging van het percentage van de metrologie in-specificatie van 34,668% tot 49,997%, na het veranderen van de nominale waarden van alle procesparameters als resultaat van het maximaliseringsproces. Voorts zoals aangetoond in (juiste) figuur 6, verminderend de standaarddeviatie van de invloedrijkste parameter (3,20: De Hoge K het depositodikte van BWL), van 0.2nm aan 0.13nm verhoogde het percentage van de metrologie in-specificatie (opbrengstpercentage) tot 89,316% toen het doel van het succestarief bij 88% werd vastgesteld. Een dramatische verbetering van algemene opbrengst was mogelijk door de veranderlijkheid van materiaal te controleren verantwoordelijk voor het Hoge k-deposito van het poortoxyde. Dit is uiterst waardevolle informatie voor een ingenieur die van de procesintegratie opbrengst willen verbeteren.

Fig. 6: Linkerzijde: Nieuwe Gemiddelde die Waarden voor de maximalisering worden geïdentificeerd van Specificatie% (de depositodikten en etsen diepte). Recht: Vereist Bepaalde Waaier: Standaarddeviatie op de Hoge K Dikte van BWL om succestarief >88% te ontmoeten.

De virtuele vervaardiging bespaart tijd & kosten

De montages van de procesparameter worden gevestigd tijdens vroege stadia van halfgeleidertechnologische ontwikkeling, zelfs alvorens de eerste wafeltjes worden vervaardigd. De virtuele verwerking kan helpen deze aanvankelijke waarden van de procesparameter zonder de tijd en de uitgave bevestigen van het creëren van en het testen van echte wafeltjes. SEMulator3D biedt de nieuwe de Optimaliseringstechnologie van het Procesvenster de volgende voordelen tijdens de ontwikkeling van het halfgeleiderproces aan:

Voorspelt nauwkeurig opbrengst voor bestaande processen
Cibleert de parameterwaarden opnieuw nominale van POR (proces van verslag) om opbrengst te maximaliseren
Bepaalt de belangrijkste processtappen die de meeste effectopbrengst
Isoleert ontbrekende geval (uit-van-specificatie) voorwaarden, en identificeren de worteloorzaak van deze mislukkingen
Versnelt procesontwikkeling, door de techniek van het vallen en opstaansilicium te vermijden

(Van Daebin Yim)