Алгоритмы моделирования субмикронных КНИ МОП-транзисторов сложной геометрии (1025038), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Модель добавлена в системуна основе объектно-ориентированного подхода разработки пользовательскихмоделей на языке программирования С++.Рисунок 6. Алгоритм преобразования структуры для генерациикриволинейной сеткиПроведено исследование КНИ МОП-транзисторов с прямым затвором.Предложен метод определения эквивалентной ширины канала (для калибровкимодели подвижности носителей заряда в канале) в транзисторе с прямымзатвором [7] на основе линейной аппроксимации зависимости токов насыщениятранзистора от геометрической ширины канала:12ΔI d) = J d ⋅ W экв ,Jdгде Wэкв – эквивалентная ширина канала в мкм, W – геометрическая ширинаканала в мкм, Id – ток насыщения транзистора в А, Jd – приведенный токнасыщения (угловой коэффициент линейной аппроксимации зависимости токовнасыщения транзистора от геометрической ширины канала) в А/мкм,ΔI d – свободный член линейной зависимости в А [2; 7].В четвертой главе описаны особенности программной реализацииразработанных алгоритмов, и на основе изложенной методики выполненоприборно-технологическое моделирование структур с непрямым затвором.Упрощеннаяструктурасистемымоделированияпредставленана рисунке 7.I d = W ⋅ J d + ΔI d = J d ⋅ (W +Рисунок 7.
Реализация алгоритмов на основе взаимодействия модулей,реализованных на TCL и языке компонента Inspect, со стандартнымисредствами TCADРеализация описанных ранее алгоритмов выполнена в среде TCADс использованием программных модулей, разработанных на языке TCL,взаимодействующих со стандартными средствами TCAD Sentaurus.Алгоритм построения геометрической структуры макроэлементовреализован на основе взаимодействия модулей на языке TCL, осуществляющихуправление генерацией дополнительных топологических слоев DELTAи CHANNEL и формирование командного файла заполнения канавки,со стандартными средствами TCAD. Предложенный алгоритм для наиболеесложной конструкции транзистора О-типа позволил получить сеткус количеством узлов ~50 000, что почти на 50% меньше по сравнениюс результатом применения существующего способа генерации сетки,позволяющего получить около 100 000 вершин.
Алгоритм комплексногодвумерного и трехмерного моделирования реализован на языке программногокомпонента Inspect, встроенного в TCAD.13Расчеттранзисторовпроводилсядлядвухслучаев:с предварительной коррекцией эффекта оптической близости (ОРС) и без егоучета [9]. Результаты моделирования сопоставлены с экспериментальнымиданными, полученными на тестовом кристалле в рамках ОКР, выполненныхв НИИСИ РАН, по проектированию КНИ КМОП-технологии с минимальнымипроектными нормами 0,25 мкм.На рисунке 8 показаны расчетные и экспериментальные пороговыехарактеристики транзисторов, выполненных с использованием ОРС(дополнительных фигур коррекции топологии перед операцией литографии) ибез ОРС.
Планки погрешностей на рисунке – 10%.Рисунок 8. Сравнение результатов моделирования n-канальныхтранзисторов О-типа с экспериментальными данными: 1 – результатмоделирования транзистора с ОРС, 2 – экспериментальные данные транзисторас ОРС, 3 – результат моделирования транзистора без ОРС, 4 –экспериментальные данные транзистора без ОРСКак видно из рисунка 7, расхождение между результатами моделированияи экспериментальными данными составляет не более 10%.
Кроме того,моделирование показало, что токи насыщения выше в случае учета эффектаоптической близости за счет сближения области истока и стока на всемпротяжении канала.В разделе «выводы и заключение» представлены основные результатыработы.14ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ1. Предложена и практически реализована методика трехмерногомоделирования технологического процесса формирования КНИ МОПтранзисторов и их электрических характеристик, позволяющая с высокойточностьюрассчитыватьхарактеристикипроектируемыхструктурсубмикронных технологий КНИ КМОП СБИС. Точность предложеннойметодики подтверждена 10 – 20%-ми расхождениями между результатамимоделирования процесса формирования транзисторных структур ирезультатами реальных измерений профилей легирования и толщинподзатворного окисла, а также 10%-ми расхождениями между расчетными иэкспериментальнымиэлектрическимихарактеристикамитранзисторов.Методика моделирования апробирована в НИИСИ РАН для структур спроектными нормами 0,35 – 0,25 мкм.2.
Предложенметодпостроениясеткиконечныхэлементовпри трехмерном моделировании, позволивший сократить число ее узловна 50%, отличающийся от известных введением разбиения узлов сетки вдольграниц криволинейных областей моделируемых структур.3. Впервые реализован учет особенностей процесса литографии припроектировании конструкций КНИ МОП-транзисторов с прямым и непрямымзатвором, предложен метод определения их эквивалентной ширины канала.Реализовано совместное использование САПР литографического и приборнотехнологического моделирования.4. Предложен математический аппарат и алгоритмы обработки топологиии преобразования структуры, позволяющие реализовать моделированиедиффузионного профиля транзисторной структуры с учетом искаженийтопологии в процессе литографии. Алгоритмы реализованы в видепрограммных модулей на языке TCL, позволяющие генерировать командныйфайл формирования геометрической структуры макроэлементов.
Совместноеиспользование этих программных модулей со стандартными средствами TCADпозволяет реализовать метод построения криволинейной сетки конечныхэлементов.5. Разработаны рекомендации по улучшению сходимости численныхметодов при трехмерном моделировании электрических характеристикэлементов КМОП КНИ СБИС в системе TCAD, позволяющие сократить времясчета на два порядка – от нескольких недель до нескольких часов.
Предложеналгоритм вычислений, позволяющий учитывать результаты двумерногомоделирования при трехмерном моделировании, реализованный в видепрограммного модуля на языке компонента Inspect, позволяющий сопоставлятьрезультаты двумерного и трехмерного моделирования и реализоватькомплексное двумерное и трехмерное моделирование.6. Выполнена калибровка моделей, заложенных в систему TCAD.В систему TCAD добавлена модель подвижности носителей в поликристаллахкремния, позволившая снизить в 10 раз погрешность расчета сопротивленияполикремниевого резистора по сравнению с ранее используемой моделью.15ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНЫ ВСЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:1.
Глушко А.А., Родионов И.А., Макарчук В.В. Моделирование технологииизготовления субмикронных КМОП СБИС с помощью систем TCAD// Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2007. №4.С.32 – 34.2. Глушко А.А. Исследования температурных полей КМОП-структур//НАНОИНЖЕНЕРИЯ-2008: Сборник трудов первой Всероссийской Школысеминара студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению«НАНОИНЖЕНЕРИЯ». М., 2008.
С. 153 – 156.3. Глушко А.А. Анализ сходимости модифицированного метода Ньютона,применяемого в системе TCAD // Наукоемкие технологии и интеллектуальныесистемы 2008: Сборник трудов 10-ой Международной научно-техническойконференции. М., 2008. С.148 – 150.4.
Глушко А.А. Проблемы моделирования субмикронных структур в системеTCAD// НАНОИНЖЕНЕРИЯ-2008: Сборник трудов первой ВсероссийскойШколы-семинара студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению«НАНОИНЖЕНЕРИЯ». М., 2008. – С. 226 – 229.5. Глушко А.А. Моделирование резистивных структур, сформированныхна основе поликристаллического кремния // Наукоемкие технологии иинтеллектуальные системы 2010: Сборник трудов 12-ой Международнойнаучно-технической конференции. М., 2010. С.164 – 166.6. Глушко А.А. Особенности генерации сетки конечных элементовпри трехмерном моделировании технологического маршрута изготовлениясубмикронных КНИ КМОП СБИС // Наукоемкие технологии иинтеллектуальные системы 2011: Сборник трудов 13-ой Международнойнаучно-технической конференции.
М., 2011. С.367 – 372.7. ГлушкоА.А.,ЗотовС.К.Особенностикалибровкимоделей3D-транзисторных КНИ МОП-структур // Наукоемкие технологии иинтеллектуальные системы 2011: Сборник трудов 13-ой Международнойнаучно-технической конференции. М., 2011. С. 373-380.8. Глушко А.А. Моделирование субмикронных КНИ МОП-транзисторовН-типа // Информатика и системы управления в ХХI веке: (М.) 2011. Сборниктрудов №8 молодых ученых, аспирантов и студентов. С.
154 – 163.9. Глушко А.А., Шахнов В.А. Параметры резистивных структурна поликристаллическом кремнии // Вестник МГТУ имени Н.Э. Баумана.Приборостроение. 2011. №1. С. 67 – 75.16.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
