Алгоритмы моделирования субмикронных КНИ МОП-транзисторов сложной геометрии (1025038)
Текст из файла
На правах рукописиУДК 621.382Глушко Андрей АлександровичМЕТОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯЭЛЕМЕНТОВ КНИ КМОП СБИСС СУБМИКРОННЫМИ ПРОЕКТНЫМИ НОРМАМИ05.13.12 – Системы автоматизации проектирования (в промышленности)Автореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 2011Работа выполнена в Московском государственном техническом университетеимени Н.Э. БауманаНаучный руководитель:член-корреспондент РАН,доктор технических наук, профессорШахнов Вадим АнатольевичОфициальные оппоненты:доктор технических наук, профессорНазаров Александр Викторович(МАИ)кандидат технических наукРепин Владимир Валериевич(ФГУП «НИИМА «Прогресс»)Ведущая организация:Федеральное государственноеунитарное предприятие «НПП «Пульсар»(Москва)Защита диссертации состоится «1» марта 2012 г.
в 14 час. 30 мин. на заседаниидиссертационного совета Д212.141.10 в Московском государственномтехническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, г. Москва, 2-аяБауманская ул., д.5.С диссертацией можно ознакомиться в библиотекегосударственного технического университета им. Н.Э. Баумана.МосковскогоВаш отзыв в 1 экземпляре просим высылать по указанному адресу.Автореферат разослан «_____» января 2012 г.Ученый секретарь диссертационного советак.т.н., доцентИванов С.Р.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность.
К современной электронной аппаратуре как общего, таки специального назначения, предъявляются все более жесткие требованияпо повышению быстродействия и надежности при снижении габаритныхразмеров и энергопотребления. Удовлетворению этих требований в большоймере способствует совершенствование элементной базы сверхбольшихинтегральных схем (СБИС). Уменьшение размеров элементов СБИСи применение технологии кремний-на-изоляторе (КНИ) позволяет многократноповыситьбыстродействие,снизитьэнергопотребление,повыситьрадиационную стойкость и т.д. Однако, продвижение в область субмикронныхразмеров сопровождается существенным ростом сложности проектирования иизготовления СБИС: технологический процесс насчитывает несколько сотенопераций; используется уникальное технологическое и измерительноеоборудование, материалы и оснастка; предъявляются сверхжесткие требованияк чистоте и климату производственных помещений; становится обязательнымучет малоразмерных физических эффектов при проектировании схем,аналитический расчет которых на основе инженерных формул в принципеневозможен.
Применение субмикронных технологий требует обязательногоучета трехмерных эффектов при проектировании конструкций элементовСБИС, что также существенно усложняет их разработку.Важнейшим методом исследования при этом становится приборнотехнологическое моделирование, которое, в конечном счете, позволяет снизитьстоимость разработки за счет уменьшения материальных затрат на проведениеэкспериментальных исследований, а также повысить процент выхода годныхСБИС в серийном производстве.. Этот метод основан на решениифундаментальных уравнений физики, описывающих процессы, протекающие вметаллах, окислах и полупроводниках, и реализован в виде многомодульнойтехнологической САПР (TCAD), которая позволяет исследовать поведениеэлементов СБИС и технологические процессы их изготовления.
Наиболеесовершенной на сегодняшний день является система TCAD Sentaurus фирмыSynopsys (США), лидера в области разработки технологических САПР. Однакосуществующие САПР в своем базовом варианте не могут быть использованыдля моделирования процессов формирования структур и их электрическиххарактеристик, поскольку двумерное моделирование, вообще говоря,не позволяет достичь требуемой точности применительно к транзисторамс произвольной конфигурацией затвора, а при трехмерном моделированиивозникает неприемлемо низкая точность расчетов. Кроме того, длительностьрасчета одной характеристики может достигать нескольких недель. Актуальнаи реализация связи между литографическими САПР и САПР приборнотехнологического моделирования для учета влияния литографическихэффектов на электрические характеристики создаваемых структур.Состояние проблемы.
Существующие методики, методы и моделифизических процессов, заложенные в системе TCAD Sentaurus, не позволяютреализоватьтрехмерноемоделированиесложныхструктуриз-за1неустойчивости сходимости процесса моделирования и требованиясущественных системных ресурсов (даже на мощных вычислительных серверахс объемом оперативной памяти 16 Гбайт) и временных затрат.Модели физических процессов, заложенные в системе TCAD Sentaurus,являются результатом работ многих зарубежных исследователей.
Наиболееизвестны работы Антониадиса Д., Даттона Р., Оулдхема У., Ферри Д., ЭйкерсаЛ., Гринича Э.В России с решением подобных задач связаны работы Киреева В.Ю.,Королева М.А., Зебрева Г.И. Непосредственно с моделированием в системахTCAD связаны работы коллективов, возглавляемых Крупкиной Т.Ю.,Петросянцем К.О., а также работы Виноградова Р.Н., Дроздова В.Г., КорнееваС.В., Седова А.В. и Максимова А.Н.Цель работы заключается в разработке модифицированных методовприборно-технологического моделирования, позволяющих повысить точностьмоделирования и сократить временные затраты на проектированиесубмикронных элементов КНИ КМОП СБИС.Решаемые задачи.
Для достижения поставленной цели должны бытьрешены следующие задачи:1. Обеспечить сопряжение САПР литографического и приборнотехнологического моделирования TCAD с целью учета эффекта искажениятопологии в процессе литографии;2. Выполнить трехмерное моделирование диффузионного профиля КНИМОП-структур с субмикронными нормами;3. Уменьшить время моделирования трехмерных КНИ МОП-структурс субмикронными нормами;4. Повысить точность моделирования на основе перехода к трехмерномумоделированию, а также калибровки и корректировки существующих моделейв САПР приборно-технологического моделирования.Методы исследования. Для решения поставленных задач примененыметоды математического моделирования, аналитические методы расчетапараметров моделей, метод ветвей и границ и метод линейной аппроксимации.Научная новизна работы состоит в следующем:1. Разработана методика трехмерного моделирования с учетомлитографических эффектов, отличающаяся применением криволинейной сетки,получаемой на основе формирования тонких полосок кремния вдоль границытопологической области затвора формируемого КНИ МОП-транзистора.2.
Разработаны рекомендации по улучшению сходимости и повышениюточности процесса трехмерного приборно-технологического моделированияэлектрических характеристик КНИ МОП-транзисторов за счет учета сниженияподвижности носителей на границе окисел-кремний, выполняемого на основепредварительного двумерного моделирования.3. Предложен метод определения эквивалентной ширины канала длякалибровки моделей подвижности носителей в канале КНИ МОП-транзисторов,заключающийся в построении линейной аппроксимации расчетных и2экспериментальных зависимостей тока насыщения транзистора отгеометрической ширины канала.Достоверность полученных научных результатов, выводов ирекомендаций диссертационной работы подтверждена результатамиэкспериментальных исследований, проведенных в НИИСИ РАН. Расхождениемежду электрическими характеристиками, полученными на основаниитрехмерного моделирования, и экспериментальными составило не более 10%.На защиту выносятся:1.
Методика трехмерного моделирования процесса формированиясубмикронных элементов КНИ КМОП СБИС в системе TCAD, отличающаясяот стандартной сокращением числа вершин в топологии затвора послелитографического моделирования и построением криволинейной сеткиконечных элементов, обеспечивающей снижение количества узлов в рядеслучаев на 50%, что позволяет реализовать принципиальную возможностьтрехмерного моделирования КНИ МОП-транзисторов с учетом эффектовискажения топологии затвора в процессе литографии.2.
Рекомендации по улучшению сходимости и повышению точностипроцессатрехмерногоприборно-технологическогомоделированияэлектрических характеристик КНИ МОП-транзисторов, основанные на учетеснижения подвижности носителей на границе окисел-кремний, выполняемом спомощью предварительного двумерного моделирования, и на управлениишагом сходимости, максимальным количеством итераций и т.п.3. Метод определения эквивалентной ширины канала транзистора,заключающийся в построении линейной аппроксимации зависимости токанасыщения от геометрической ширины канала и прибавлении к геометрическойширине канала отношения свободного члена полученной линейнойзависимости к ее угловому коэффициенту.Практическая значимость и результаты внедрения.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
