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La nueva integración y los esquemas que modelaban usados en dispositivos de la memoria 3D y de lógica han creado desafíos de la fabricación y de la producción. El foco industrial ha desplazado del escalamiento de los procesos de unidad fiables en las 2.as estructuras a la integración completa más desafiadora de las estructuras complejas 3D. El 2.o Manual del Transportista convencional de la disposición, la metrología off-line de la oblea, y las medidas eléctricas off-line son no más suficientes alcanzar las metas de funcionamiento y del beneficio, debido a la complejidad de estas nuevas estructuras 3D. La ingeniería del silicio del ensayo y error también está venciendo prohibitivo costosa, a la época y al coste de prueba oblea-basada.

La “fabricación virtual” es una solución potencial a este problema. El software virtual de la fabricación puede crear un equivalente digital de un dispositivo de semiconductor real, modelando flujos de proceso integrados en un ambiente digital. Software support la prueba de proceso de la variabilidad, el desarrollo del esquema de la integración, el análisis de defecto, el análisis eléctrico e incluso la optimización de la ventana del proceso. Lo que es más importante, puede predecir las ramificaciones rio abajo de los cambios de proceso que requerirían de otra manera ciclos de la estructura-y-prueba en el fabuloso.

Una demostración de la COPITA

Utilizaremos SEMulator3D, una plataforma de programación virtual de la fabricación, para demostrar cómo la fabricación virtual puede solucionar eficientemente desafíos complejos de la fabricación y de la producción del semiconductor. Modelaremos el efecto de las variaciones de la herramienta del grabado de pistas (tales como selectividad del material o distribución de flujo) sobre funcionamiento eléctrico del dispositivo. Un estudio simple del dispositivo de la COPITA será utilizado para destacar el efecto de las características del comportamiento del grabado de pistas de la puerta y del paso del grabado de pistas sobre blancos eléctricas de funcionamiento y del beneficio.

El flujo de trabajo seguirá una secuencia virtual típica de la fabricación de 4 pasos:

1. Los pasos y la información de proceso nominales de la geometría del dispositivo se incorporan en el software. Esto permite que el software genere un modelo profético 3D del dispositivo que puede ser calibrado más a fondo.

Fig. 1: Una vez que se incorpora la información modelo, exhibe el contacto del condensador como se muestra. A este punto, el análisis eléctrico puede ser realizado, y el efecto de borde del condensador puede ser investigado.

2. Las métricas del interés se establecen para calificar el comportamiento estructural o eléctrico. Éstos pueden incluir la metrología virtual, 3D DRCs (controles de la regla del diseño) y parámetros eléctricos tales como Vth.

Fig. 2: SEMulator3D identifica los electrodos del dispositivo en una estructura 3D y simula las características del dispositivo similares al software de TCAD, pero sin la necesidad del modelado largo de TCAD.

3. Un estudio del proyecto se ejecuta en el software. Esto utiliza una gama (diseño de experimentos) para identificar parámetros importantes e incluye datos y análisis de sensibilidad para ayudar en la optimización del desarrollo de proceso y/o de cambios de diseño.

Fig. 3: Los ingenieros pueden analizar cualquier metrología en SEMulator3D para identificar los parámetros importantes, revelando los casos de la esquina como se muestra (cercado en rojo) arriba.

4. Finalmente, la optimización de proceso de la ventana se realiza para proporcionar un valor optimizado para cada parámetro de proceso, maximizando el porcentaje de los parámetros seleccionados que bajan dentro de espec. de la producción.

Optimización modelo de proceso para satisfacer una blanco de funcionamiento eléctrica

Fig. 4: Pintura del flujo de trabajo del analytics en SEMulator3D, incluyendo la característica de PWO.

En este ejemplo, optimizaremos procesos de fabricación para apuntar un funcionamiento eléctrico específico. Elegiremos un valor eléctrico específico y optimizaremos nuestros pasos de proceso alrededor de esta blanco. Cada parámetro del paso del proceso será variado para buscar para las condiciones de proceso que resuelven la blanco de funcionamiento eléctrica. En nuestro estudio, hemos elegido Vth (voltaje del umbral) como nuestra blanco, con un valor de 0.482V. Usando análisis de regresión en el software, podemos identificar tres parámetros de proceso (grueso del óxido del espaciador, profundidad del óxido del espaciador y alto grueso de K) que sean significativos en términos de su impacto en el voltaje del umbral (véase el cuadro 5). Este paso es seguido por el modelo de proceso Calibration (PMC) usando los mismos datos de la regresión, que asegura la exactitud del modelo de proceso antes de optimizar estos tres parámetros de proceso importantes para alcanzar las blancos dadas de Vth.

Fig. 5: Resultados de la optimización usando Vth como la blanco, con parámetros optimizados.

Optimización de proceso de la ventana (PWO) para fijar las gamas óptimas del parámetro de proceso

La optimización de proceso de la ventana (PWO) puede reducir substancialmente el número de obleas de la preproducción necesarias para la prueba off-line usando una metodología estructurada y gradual para realizar la experimentación virtual. Puede predecir la producción máxima (el índice de éxito dentro de gamas de un límite más bajo y superior, véase el cuadro 6) para los procesos existentes considerados. Lo que es más importante, puede redeterminar condiciones de proceso y requisitos nominales del control de la variación de alcanzar índice de éxito máximo (o la producción).

Después de que se identifiquen los parámetros importantes, un nuevo diseño virtual de experimentos (GAMA) será ejecutado para encontrar los valores de parámetro que cumplen requisitos de funcionamiento y del beneficio. El experimento debe incluir un espacio de búsqueda definido (o la gama) para cada uno de los parámetros seleccionados. Para obtener la significación estadística, el experimento simulado se corre muchas veces a través del espacio de búsqueda definido por el usario. El algoritmo de PWO entonces proporciona un valor optimizado para cada parámetro de proceso, maximizando el porcentaje de los parámetros seleccionados del dispositivo que resuelven la especificación de dispositivo de destino (“inSpec%").

Tal y como se muestra en de cuadro 6 (ido), asumiendo 0.5nm, desviación estándar 1.0nm y 0.2nm para los tres parámetros (grueso del óxido del espaciador, profundidad del óxido del espaciador y alto grueso de K), respectivamente, el sistema de PWO divulgó un aumento en porcentaje de la en-especificación de la metrología de 34,668% a 49,997%, después de cambiar los valores nominales de todos los parámetros de proceso como resultado del proceso de la maximización. Por otra parte, tal y como se muestra en del cuadro 6 (correcto), reduciendo la desviación estándar del parámetro más influyente (3,20: El alto K grueso de la deposición de BWL), de 0.2nm a 0.13nm aumentó el porcentaje de la en-especificación de la metrología (tarifa de producción) a 89,316% cuando la blanco del índice de éxito fue fijada en el 88%. Una mejora espectacular en la producción total era posible controlando la variabilidad del equipo responsable de la alta deposición del óxido de la puerta de K. Ésta es información extremadamente valiosa para un ingeniero de proceso de la integración que intenta mejorar la producción.

Fig. 6: Izquierda: Nuevos valores medios identificados para de la maximización de espec. % (gruesos de la deposición y grabar al agua fuerte profundidad). La derecha: Requerido gama determinada: Desviación estándar en el alto K grueso de BWL para hacer frente al índice de éxito el >88%.

La fabricación virtual ahorra tiempo y coste

Los ajustes del parámetro de proceso se establecen durante primeros tiempos del desarrollo de tecnología de semiconductor, incluso antes de que se fabrican las primeras obleas. El proceso virtual puede ayudar a validar estos valores de parámetro de proceso iniciales sin la época y el costo de crear y de probar las obleas reales. La nueva tecnología de proceso de la optimización de la ventana de SEMulator3D ofrece las ventajas siguientes durante el desarrollo de proceso del semiconductor:

Predice la producción exactamente para los procesos existentes
Redefine valores de parámetro nominales de POR (proceso del expediente) para maximizar la producción
Determina los pasos de proceso dominantes que afectan más la producción
Aislantes que fallan condiciones del caso (hacia fuera-de-espec.), e identificar la causa original de estos fracasos
Acelera el desarrollo de proceso, evitando la ingeniería del silicio del ensayo y error

(de Daebin Yim)