Ειδήσεις

Η νέα ολοκλήρωση και η διαμόρφωση των σχεδίων που χρησιμοποιούνται στις τρισδιάστατες συσκευές μνήμης και λογικής έχουν δημιουργήσει τις προκλήσεις κατασκευής και παραγωγής. Η βιομηχανική εστίαση έχει μετατοπιστεί από το ξελέπιασμα των προβλέψιμων διαδικασιών μονάδων στις 2$ες δομές στην πιό προκλητική πλήρη ολοκλήρωση των σύνθετων τρισδιάστατων δομών. Το συμβατικό 2$ο DRC σχεδιαγράμματος, η σε μη απευθείας σύνδεση μετρολογία γκοφρετών, και οι σε μη απευθείας σύνδεση ηλεκτρικές μετρήσεις δεν είναι πλέον επαρκή για να επιτύχουν τους στόχους απόδοσης και παραγωγής, λόγω της πολυπλοκότητας αυτών των νέων τρισδιάστατων δομών. Η εφαρμοσμένη μηχανική πυριτίου δοκιμαστικός-και-λάθους γίνεται επίσης απαγορευτικά ακριβή, λόγω του χρόνου και του κόστους της γκοφρέτα-βασισμένης στην δοκιμής.

Η «εικονική επεξεργασία» είναι μια πιθανή λύση σε αυτό το πρόβλημα. Το εικονικό λογισμικό επεξεργασίας μπορεί να δημιουργήσει ένα ψηφιακό αντίτιμο μιας πραγματικής συσκευής ημιαγωγών, με τη διαμόρφωση των ενσωματωμένων ροών διαδικασίας σε ένα ψηφιακό περιβάλλον. Το λογισμικό υποστηρίζει τη δοκιμή μεταβλητότητας διαδικασίας, την ανάπτυξη σχεδίου ολοκλήρωσης, την ανάλυση ατέλειας, την ηλεκτρικές ανάλυση και ακόμη και τη βελτιστοποίηση παραθύρων διαδικασίας. Το πιο σημαντικό, μπορεί να προβλέψει τις προς τα κάτω διακλαδώσεις των αλλαγών διαδικασίας που ειδάλλως θα απαιτούσαν τους κύκλους κατασκευή-και-δοκιμής στο υπέροχο.

Μια επίδειξη DRAM

Θα χρησιμοποιήσουμε SEMulator3D, μια εικονική πλατφόρμα λογισμικού επεξεργασίας, για να καταδείξουμε πώς η εικονική επεξεργασία μπορεί αποτελεσματικά να λύσει τις σύνθετες προκλήσεις κατασκευής και παραγωγής ημιαγωγών. Θα διαμορφώσουμε την επίδραση χαράζουμε τις παραλλαγές εργαλείων (όπως η υλική διανομή επιλεκτικότητας ή ροής) στην ηλεκτρική απόδοση συσκευών. Μια απλή μελέτη συσκευών DRAM θα χρησιμοποιηθεί για να τονίσει ότι η επίδραση της πύλης χαράζει τη συμπεριφορά και χαράζει τα χαρακτηριστικά βημάτων στους ηλεκτρικούς στόχους απόδοσης και παραγωγής.

Η ροή της δουλειάς θα ακολουθήσει μια χαρακτηριστική ακολουθία επεξεργασίας 4 βημάτων εικονική:

1. Τα ονομαστικές βήματα διαδικασίας και οι πληροφορίες γεωμετρίας συσκευών εισάγονται στο λογισμικό. Αυτό επιτρέπει στο λογισμικό για να παραγάγει ένα τρισδιάστατο προβλεπτικό μοντέλο της συσκευής που μπορεί να βαθμολογηθεί περαιτέρω.

Σχ. 1: Μόλις εισαχθούν οι πρότυπες πληροφορίες, επιδεικνύουν την επαφή πυκνωτών όπως φαίνεται. Σε αυτό το σημείο, η ηλεκτρική ανάλυση μπορεί να εκτελεσθεί, και η επίδραση ακρών του πυκνωτή μπορεί να ερευνηθεί.

2. Οι μετρικές ενδιαφέροντος καθιερώνονται για να είναι κατάλληλοι τη δομική ή ηλεκτρική συμπεριφορά. Αυτοί μπορούν να περιλάβουν την εικονική μετρολογία, τρισδιάστατο DRCs (έλεγχοι κανόνα σχεδίου) και τις ηλεκτρικές παραμέτρους όπως Vth.

Σχ. 2: Το SEMulator3D προσδιορίζει τα ηλεκτρόδια συσκευών σε μια τρισδιάστατη δομή και μιμείται τα χαρακτηριστικά συσκευών παρόμοια με το λογισμικό TCAD, αλλά χωρίς την ανάγκη για τη χρονοβόρα διαμόρφωση TCAD.

3. Μια μελέτη σχεδίου εκτελείται στο λογισμικό. Αυτό χρησιμοποιεί μια έλαφο (σχέδιο των πειραμάτων) για να προσδιορίσει τις σημαντικές παραμέτρους και περιλαμβάνει την ανάλυση στοιχείων και ευαισθησίας στην ενίσχυση στη βελτιστοποίηση της ανάπτυξης διαδικασίας ή/και των αλλαγών σχεδίου.

Σχ. 3: Οι μηχανικοί μπορούν να αναλύσουν οποιαδήποτε μετρολογία σε SEMulator3D για να προσδιορίσουν τις σημαντικές παραμέτρους, που αποκαλύπτουν περιπτώσεις γωνιών όπως φαίνεται (περικυκλωμένος στο κόκκινο) ανωτέρω.

4. Τέλος, η βελτιστοποίηση παραθύρων διαδικασίας εκτελείται για να παρέχει μια βελτιστοποιημένη αξία για κάθε παράμετρο διαδικασίας, που μεγιστοποιεί το ποσοστό των επιλεγμένων παραμέτρων που εμπίπτουν στην προδιαγραφή παραγωγής.

Πρότυπη βελτιστοποίηση διαδικασίας για να ικανοποιήσει έναν ηλεκτρικό στόχο απόδοσης

Σχ. 4: Απεικόνιση της ροής της δουλειάς analytics σε SEMulator3D, συμπεριλαμβανομένου του χαρακτηριστικού γνωρίσματος PWO.

Σε αυτό το παράδειγμα, θα βελτιστοποιήσουμε τις διαδικασίες παραγωγής για να στοχεύσουμε σε μια συγκεκριμένη ηλεκτρική απόδοση. Θα επιλέξουμε μια συγκεκριμένη ηλεκτρική αξία και θα βελτιστοποιήσουμε τα βήματα διαδικασίας μας γύρω από αυτόν τον στόχο. Κάθε παράμετρος βημάτων διαδικασίας θα ποικληθεί στην αναζήτηση των όρων διαδικασίας που εκπληρώνουν τον ηλεκτρικό στόχο απόδοσης. Στη μελέτη μας, έχουμε επιλέξει Vth (τάση κατώτατων ορίων) ως στόχο μας, αξίας 0.482V. Χρησιμοποιώντας την ανάλυση οπισθοδρόμησης στο λογισμικό, μπορούμε να προσδιορίσουμε τρεις παραμέτρους διαδικασίας (πάχος οξειδίων πλήκτρων διαστήματος, βάθος οξειδίων πλήκτρων διαστήματος και υψηλό πάχος Κ) που είναι σημαντικές από την άποψη του αντίκτυπού τους στην τάση κατώτατων ορίων (δείτε το σχήμα 5). Αυτό το βήμα ακολουθείται από την πρότυπη βαθμολόγηση διαδικασίας (PMC) χρησιμοποιώντας το ίδιο στοιχείο οπισθοδρόμησης, το οποίο εξασφαλίζει την ακρίβεια του προτύπου διαδικασίας πριν από τη βελτιστοποίηση αυτών των τριών σημαντικών παραμέτρων διαδικασίας για να επιτύχει τους δεδομένους στόχους Vth.

Σχ. 5: Αποτελέσματα βελτιστοποίησης που χρησιμοποιούν Vth ως στόχο, με τις βελτιστοποιημένες παραμέτρους.

Η βελτιστοποίηση παραθύρων διαδικασίας (PWO) για να θέσει τη βέλτιστη παράμετρο διαδικασίας κυμαίνεται

Η βελτιστοποίηση παραθύρων διαδικασίας (PWO) μπορεί ουσιαστικά να μειώσει τον αριθμό γκοφρετών προπαραγωγής που απαιτούνται για τη σε μη απευθείας σύνδεση δοκιμή με τη χρησιμοποίηση μιας δομημένης και βαθμιαίας μεθοδολογίας για να εκτελέσει τον εικονικό πειραματισμό. Μπορεί να προβλέψει τη μέγιστη παραγωγή (ποσοστό επιτυχίας μέσα στις χαμηλότερες και ανώτερες σειρές ορίου, να δει το σχήμα 6) για τις υπάρχουσες διαδικασίες υπό εξέταση. Το πιο σημαντικό, μπορεί να επαναπροσδιορίσει τους ονομαστικούς όρους διαδικασίας και τις απαιτήσεις ελέγχου παραλλαγής να επιτευχθεί το μέγιστο ποσοστό επιτυχίας (ή η παραγωγή).

Αφότου προσδιορίζονται οι σημαντικές παράμετροι, ένα νέο εικονικό σχέδιο των πειραμάτων (DOE) θα εκτελεσθεί για να βρεί τις τιμές παραμέτρου που καλύπτουν τις απαιτήσεις απόδοσης και παραγωγής. Το πείραμα πρέπει να περιλάβει ένα καθορισμένο διάστημα αναζήτησης (ή τη σειρά) για κάθε μια από τις επιλεγμένες παραμέτρους. Για να λάβει τη στατιστική σημασία, το μιμούμενο πείραμα οργανώνεται πολλές φορές πέρα από το καθορισμένο από το χρήστη διάστημα αναζήτησης. Ο αλγόριθμος PWO παρέχει έπειτα μια βελτιστοποιημένη αξία για κάθε παράμετρο διαδικασίας, που μεγιστοποιεί το ποσοστό της επιλεγμένης παραμέτρου συσκευών που ανταποκρίνεται στην προδιαγραφή συσκευών στόχων («inSpec%»).

Όπως φαίνεται στο σχήμα 6 (που αφήνεται), σταθερή απόκλιση υποθέτοντας μια 0.5nm, 1.0nm και 0.2nm για τις τρεις παραμέτρους (πάχος οξειδίων πλήκτρων διαστήματος, βάθος οξειδίων πλήκτρων διαστήματος και υψηλό πάχος Κ), αντίστοιχα, το σύστημα PWO εξέθεσε μια αύξηση στο ποσοστό -προδιαγραφών μετρολογίας από 34,668% έως 49,997%, μετά από να αλλάξει τις ονομαστικές τιμές όλων των παραμέτρων διαδικασίας ως αποτέλεσμα της διαδικασίας μεγιστοποίησης. Επιπλέον, όπως φαίνεται στο σχήμα 6 (δεξιά), μειώνοντας τη σταθερή απόκλιση της επιδρύτερης παραμέτρου (3,20: Το υψηλό Κ πάχος απόθεσης BWL), από 0.2nm σε 0.13nm αύξησε το ποσοστό -προδιαγραφών μετρολογίας (ποσοστό παραγωγής) σε 89,316% όταν τέθηκε ο στόχος ποσοστού επιτυχίας σε 88%. Μια δραματική βελτίωση στη γενική παραγωγή ήταν δυνατή με τον έλεγχο της μεταβλητότητας του εξοπλισμού αρμόδιας για την υψηλή απόθεση οξειδίων πυλών Κ. Αυτά είναι εξαιρετικά πολύτιμες πληροφορίες για έναν μηχανικό ολοκλήρωσης διαδικασίας που επιδιώκει να βελτιώσουν την παραγωγή.

Σχ. 6: Αριστερό: Νέες μέσες τιμές που προσδιορίζονται για τη μεγιστοποίηση % προδιαγραφών (τα πάχη απόθεσης και χαράζουν το βάθος). Δικαίωμα: Απαιτημένος σειρά που καθορίζεται: Σταθερή απόκλιση στο υψηλό Κ πάχος BWL για να συναντήσει το ποσοστό επιτυχίας >88%.

Η εικονική επεξεργασία κερδίζει χρόνο & κόστος

Οι τοποθετήσεις παραμέτρου διαδικασίας καθιερώνονται κατά τη διάρκεια των πρώτων σταδίων της ανάπτυξης τεχνολογίας ημιαγωγών, ακόμη και προτού να κατασκευαστούν οι πρώτες γκοφρέτες. Η εικονική επεξεργασία μπορεί να βοηθήσει να επικυρώσει αυτές τις αρχικές τιμές παραμέτρου διαδικασίας χωρίς το χρόνο και τη δαπάνη της δημιουργίας και της δοκιμής των πραγματικών γκοφρετών. SEMulator3D η νέα τεχνολογία βελτιστοποίησης παραθύρων διαδικασίας προσφέρει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης διαδικασίας ημιαγωγών:

Προβλέπει την παραγωγή ακριβώς για τις υπάρχουσες διαδικασίες
Ορίζει νέο στόχο στις ονομαστικές τιμές παραμέτρου POR (διαδικασία του αρχείου) για να μεγιστοποιήσει την παραγωγή
Καθορίζει τα βασικά βήματα διαδικασίας που η περισσότερη παραγωγή αντίκτυπου
Απομονώνει τους αποτυχόντες όρους περίπτωσης (έξω--προδιαγραφή), και προσδιορίζει την πρωταρχική αιτία αυτών των αποτυχιών
Επιταχύνει την ανάπτυξη διαδικασίας, με την αποφυγή της εφαρμοσμένης μηχανικής πυριτίου δοκιμαστικός-και-λάθους

(Από Daebin Yim)