Методы моделирования элементов КНИ КМОП СБИС с субмикронными проектными нормами

• Автор: Глушко, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 128 с. : ил.

1. Проблемы проектирования элементной базы КНИ КМОП СБИС
с субмикронными проектными нормами
1.1. Применение моделирования при проектировании технологического процесса изготовления кристаллов интегральных микросхем по КМОП-технологии
1.2. Проблемы контроля технологических параметров интегральных микросхем
1.3. Особенности технологии «кремний-на-изоляторе»
1.4. Особенности приборно-технологического моделирования МОП-структур
1.5. Этапы исследования структур с помощью ТСАБ
2. Разработка методики трехмерного моделирования транзисторных структур в системе ТСАБ
2.1. Модели исследуемых физических процессов
2.2. Разработка методики трехмерного моделирования процесса
формирования субмикронных элементов КНИ КМОП СБИС
в системе ТСАБ
2.3. Особенности генерации сетки для моделирования
электрических характеристик
2.4. Особенности моделирования электрических характеристик
2.5. Разработка рекомендаций по улучшению сходимости
и повышению точности процесса трехмерного моделирования
электрических характеристик МОП-транзисторов

3.Разработка алгоритмов генерации геометрического описания структуры и калибровка моделей в системе ТСАГ)
3.1. Алгоритм уменьшения количества вершин в топологии
3.2. Алгоритм предварительного геометрического преобразования структуры
3.3. Особенности калибровки моделей в среде ТСАБ
3.4. Калибровка модели термического окисления
3.5. Калибровка модели ионной имплантации
3.6. Разработка модели подвижности носителей в структурах
на основе поликристаллического кремния
3.7. Разработка метода определения эквивалентной ширины канала транзисторных КНИ МОП-структур и калибровка моделей подвижности носителей в канале МОП-транзистора
4. Реализация и верификация предложенных методов на субмикронных КНИ МОП-транзисторах различной геометрии затворов с учетом литографических эффектов
4.1. Программная реализация разработанных алгоритмов
4.2. Моделирование структуры транзисторов Н-типа
4.3. Моделирование электрических характеристик транзисторов Н-типа
4.4. Моделирование структуры транзисторов О-типа
4.5. Моделирование электрических характеристик КНИ МОП-транзисторов О-типа
4.6. Соотношение между эквивалентной и геометрической
шириной канала транзисторов О-типа
Выводы и заключение
Список обозначений ВАХ - Вольтамперная характеристика
ВИМС - Метод вторичной ионной масс-спектроскопии
КМОП - Технология изготовления интегральных микросхем,
основанная на формировании комплементарных (взаимодополняющих) пар МОП-транзисторов КНИ - Технология «Кремний на изоляторе»
МОП- - Структура металл-окисел-полупроводник
структура
МОП- - Полевой транзистор с изолированным затвором,
транзистор реализованный на основе МОП-структуры
ПО КНИ - Полностью обедненные области в КНИ
САПР - Системы автоматизированного проектирования
СБИС - Сверхбольшие интегральные схемы
ТП - Технологический процесс
40 КНИ - Частично обедненные области в КНИ
Id - Ток стока
LDD - Low doped drain - слаболегированные области,
примыкающие к областям стока/истока MOSFET - Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor - то же,
что и МОП-транзистор SOI - Silicon-on-Insulator - то же, что и КНИ
TCAD - Technology Computer Aided Design - система
автоматизированного проектирования технологических процессов и полупроводниковых структур Ugs - Напряжение между затвором и истоком
Uds - Напряжение между стоком и истоком
2D - Двумерное моделирование, двумерная модель
31) - Трехмерное моделирование, трехмерная модель

«полоски» полупроводникового материала, толщина которых равна требуемому шагу сетки. Эти «полоски» могут быть получены путем предварительного «вытравливания» канавки, расположенной вдоль будущей границы затвора, и последующего цикла заполнения этой канавки тем же материалом. Повторяющийся элемент цикла должен в этом случае представлять собой «осаждение» на величину шага сетки и его последующее «травление». В этом случае «полоски» формируются сразу с двух сторон от предварительно вытравленной канавки по маске DELTA. Формируемые «полоски» в вертикальном сечении имеют форму прямоугольника (рисунок 2.9) [7].
Рисунок 2.9. Пояснение принципа, используемого при формировании криволинейной сетки конечных элементов: 1 -маска DELTA; 2 - фрагмент области структуры; 3 - осажденный слой; 4 - сформированная сеточная структура
В приповерхностных областях истока/стока, а также кармана перепад концентраций невелик (отличие между максимальным и минимальным значением концентраций не более, чем в 10 раз), поэтому величина допустимого шага сетки здесь может быть больше: по глубине - порядка 0,05 мкм, а в направлениях, параллельных плоскости пластины, ограничения на шаг дискретизации при моделировании операций легирования могут не накладываться, так как эти ограничения учтены криволинейным разбиением сетки.