基于計算機輔助設計技術(TCAD)的工藝開發

　　概念選擇會為流程中的每個步驟提供合適的工藝，這可通過圖3中的具體案例進行說明。所選擇用于展示的兩個最初形狀：傳統形狀和圓角形狀。目的是在柵多晶硅蝕刻后從形狀視角確定更加合適的結構。選擇標準是柵氧頂部殘留的多晶硅的量，殘留柵氧的厚度和柵高。

　　在試運行和驗證階段，此例的目的是確定柵多晶硅蝕刻后最穩定的形狀。

　　圖3.在試運行和驗證階段，此例的目的是確定柵多晶硅蝕刻后最穩定的形狀。

　　厚度和尺寸的差異將根據實際數據進行確定。同時，對于柵多晶硅蝕刻前的工藝步驟，蝕刻速度及其與相關薄層材料的差異會被輸入至形貌模擬器。選擇標準處理能力的模擬結果被用于縮小概念。

　　結果顯示傳統形狀殘留多晶硅的概率為30%，對圓角形狀殘留多晶硅的概率可忽略不計。對于殘留柵氧的厚度，結果顯示兩種形狀的加工能力指數(Cpk)均足夠大，并且，任何一種形狀都是可以接受的。能力指數(Cpk)是產品規格限制與工藝可變性之間的比率。能力指數(Cpk)越高，則加工分配與規格限制的比率越窄，并且產品越統一。對于柵高，在圓角形狀的情況下的能力指數(Cpk)高于傳統形狀，比率為3.5。這三個標準的比較可以確定圓角形狀比傳統形狀更合適。

　　通過這種方式，將模擬有效地應用于概念選擇，可以減少試運行的分裂條件數量，并可減少開發時間。

　　按照單獨加工步驟的選擇，整個流程的優化為批量生產做好準備。在圖4所示例子中，模擬可以找出操作范圍，并同時使所選擇的標準避免連接空隙和基板蝕刻出現失效，這些失效可能由于缺少氮化硅孔隙和空隙形成。本次研究中，在形貌模擬器中模式參數的校準提前進行，同時參照線性氮化硅層的試驗結果。通過這些參數，改變柵間距和氮化硅沉積厚度對操作范圍進行調查。結果顯示當前條件處于操作范圍邊緣，并且工藝下限可通過使氮化硅沉積厚度變薄得到提高，而無需改變柵間距。

　　通過使用所確定的選擇標準對所選擇的工藝進行優化，并確定操作范圍，從而避免失效。

　　圖4.通過使用所確定的選擇標準對所選擇的工藝進行優化，并確定操作范圍，從而避免失效。

　　通過這種方式，使用形貌模擬可在兩種形狀中進行插入，從而對制造和操作范圍評估的必要下限進行驗證。

　　結論

　　本文介紹了一種基于計算機輔助設計技術(TCAD)的方法，可應用于半導體制造的工藝開發和批量生產階段。該方法已使東芝公司減少了工藝開發成本和時間。同時可以使工藝在投入制造前對工藝窗口進行了優化，并在制造過程中使工藝再一次得到有效重視，這兩點對良率的更快提升起到了重要的作用。