趙怡然 劉歡 王健

摘 要：隨著集成電路工藝的不斷發(fā)展，工藝模擬軟件功能也在不斷地改善。本文以擴散工藝為例，同時在計算機上采用SUPREM-III軟件進(jìn)行擴散初始條件的編輯和工藝模擬，并對結(jié)果進(jìn)行比較分析，從而避免了擴散工藝復(fù)雜的工程計算。

關(guān)鍵詞：集成電路 SUPREM-III 擴散工藝模擬

1.引言

隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，集成電路技術(shù)領(lǐng)域的計算機輔助設(shè)計技術(shù)，已經(jīng)成為優(yōu)化半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，提高各種集成電路性能，設(shè)計開發(fā)和研制半導(dǎo)器件的特性必不可少的技術(shù)手段。我在這個領(lǐng)域里做了一些技術(shù)工作，深深地體會到從事集成電路技術(shù)研究的技術(shù)人員必須盡快掌握這一技術(shù)，才能解決工藝中的技術(shù)問題，提高開發(fā)研制新品的能力，從而提高占領(lǐng)及開拓集成電路產(chǎn)品市場的技術(shù)實力。

SUPREM系統(tǒng)是用于通用集成電路及分力半導(dǎo)體器件工藝的計算機模擬系統(tǒng)。當(dāng)今國際上廣泛應(yīng)用的是SUPREM-Ⅳ版，是開發(fā)較為完善的一種工藝模擬器。就集成電路工藝模擬的模擬功能來說，集成電路工藝模擬系統(tǒng)可對集成平面工藝進(jìn)行全工序、全參數(shù)的順序模擬，同時也可進(jìn)行單項工藝參數(shù)的模擬，現(xiàn)代集成電路技術(shù)中，工藝模擬無論對于工藝的研究與開發(fā)還是對于集成電路產(chǎn)品的工藝設(shè)計都具有重要的意義。計算機上采用SUPREM-III完成離子注入工藝初始條件的編輯和離子注入工藝模擬，并對模擬結(jié)果曲線進(jìn)行比較，并在VC6.0環(huán)境下編程模擬N＋源、漏區(qū)的典型SUPREM運行程序。本系統(tǒng)預(yù)先采用SUPREM-III進(jìn)行擴散工藝模擬，將晶向、方塊電阻、氧化時間、氧化厚度、氧化溫度、擴散結(jié)深等多組數(shù)據(jù)一一對應(yīng)地存儲于Foxpro數(shù)據(jù)庫表中，用ODBC技術(shù)實現(xiàn)Authorware和Foxpro數(shù)據(jù)庫開放式連接。實驗中通過相關(guān)查詢，在Authorware內(nèi)部再利用插值方式，對操作者給出的晶向、氧化溫度、氧化時間、氧化厚度、擴散結(jié)深、方塊電阻等進(jìn)行計算后，并給出模擬結(jié)果。考慮到系統(tǒng)應(yīng)用于教學(xué)而非工程計算，因此采用了數(shù)據(jù)庫查詢加差值數(shù)據(jù)擬合而非實時計算完成模擬，避免了較長時間的工程計算。系統(tǒng)提供了實際擴散爐設(shè)備操作面板，在計算機上完成擴散工藝控制程序的編輯以及擴散爐的操作，并得到相應(yīng)操作的模擬結(jié)果。從而對擴散工藝操作過程有了更深刻的了解［１］。

2.擴散工藝模擬軟件

我采用SUPREM軟件來進(jìn)行擴散工藝的模擬。大多數(shù)的雜質(zhì)是通過離子注入來實現(xiàn)摻雜的，雜質(zhì)的激活、注入，擴散工藝都可以進(jìn)行模擬，同時可以和實際擴散工藝分布相比較。SUPREM軟件包含大多數(shù)常用摻雜劑的注入?yún)?shù)。正常條件下，該程序可通過簡單的雙邊高斯分布和高斯分布。還可以通過雙Pearson Ⅳ型earson Ⅳ型分布來預(yù)測雜質(zhì)分布情況。高版本的程序還可根據(jù)蒙特卡羅方法或者波耳茲曼傳輸方程來預(yù)測雜質(zhì)分布情況。

3.SUPREM軟件在擴散工藝中的應(yīng)用

擴散工藝模擬的操作步驟同氧化工藝基本一致，只是兩處略有不同：第一處，在進(jìn)片過程中，在主界面操作臺下選中擴散工藝按鈕，雙擊設(shè)備，從而出現(xiàn)擴散工藝界面，界面的左側(cè)為各種擴散方法，而右側(cè)區(qū)域則是進(jìn)入擴散設(shè)備的模擬系統(tǒng)。第二處，輸入晶片位置號（1－12）如1號及硅片晶向如110后按鍵，然后點擊進(jìn)入工藝模擬窗口。把此處修改為輸入晶片位置號（1－12），如2號及雜質(zhì)類型（b或p）后按鍵，再進(jìn)入工藝模擬窗口。

從上面的數(shù)據(jù)可以得到擴散工藝模擬結(jié)果，分析如下：在擴散溫度和晶片類型相同的情況下，結(jié)深的數(shù)值隨擴散工藝時間的增加而增加，擴散工藝的時間越長，結(jié)深的數(shù)值就越大。在擴散溫度和擴散溫度時間的情況下，p型晶片的結(jié)深的數(shù)值比b型晶片要大，在擴散時間和晶片類型相同的情況下，結(jié)深的數(shù)值會隨擴散工藝溫度的增加而增加，溫度越高，結(jié)深的數(shù)值越大。結(jié)深與晶片號無關(guān)，方塊電阻的阻值與晶片號無關(guān)，在擴散溫度和擴散時間相同的情況下，p型晶片比b型晶片的方塊電阻阻值要小得多，在擴散溫度和類型相同的情況下，方塊電阻的阻值會隨擴散工藝時間的增加而減小，擴散時間越長，方塊電阻的阻值就越小，在擴散時間和晶片類型相同的條件下，同時方塊電阻阻值不為0，方塊電阻的阻值會隨擴散溫度的增加而減小，擴散溫度越高，方塊電阻的阻值越小。

4.結(jié)語

從上面的擴散工藝模擬結(jié)果，可以得出SUPREM-III是一種可以用作集成電路工藝計算機輔助設(shè)計和模擬的有力的工具，它同器件模擬軟件S2P ISCES的聯(lián)用，可以對MOS場效應(yīng)管和雙極型晶體管特性的進(jìn)行快速分析設(shè)計。在應(yīng)用的過程中得到SUPREM-III中所用擴散等主要工藝的模型有多種模型可以選擇，這樣在工藝模擬中就可以靈活的應(yīng)用。本實驗結(jié)果表明本次擴散工藝模擬系統(tǒng)可以達(dá)到十分理想的模擬精度。是在集成電路工藝研究領(lǐng)域中技術(shù)人員的有利技術(shù)輔助手段之一。

參考文獻(xiàn)：

［1］劉歡，魏立峰，王健，邊福強.SUPREM-Ⅲ進(jìn)行集成電路氧化-擴散工藝模擬［J］.微計算機信息，2007，29(5)：51-54.