приложения к отчету по умк-1

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИЭТ»
«УТВЕРЖДАЮ»
Ректор МИЭТ
чл.-корр. РАН
____________________ Ю.А. Чаплыгин
«_____» _____________________ 2011 г.
ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
«МЕТОДЫ ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРИБОРОВ И УСТРОЙСТВ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ
С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ НОРМАМИ ДО 90 НМ»
2011 г.
Рабочая программа профессионального модуля утверждена на заседании учебно-методического
совета образовательных программ опережающей профессиональной подготовки (уровень магистратура)
и
переподготовки
в
области
проектирования и
производства
топологическими нормами 90 нм, протокол от 16 ноября 2011 г. № 2.
Организация-разработчик: Национальный исследовательский университет «МИЭТ»
Авторы:
Балашов А.Г., к.т.н., доцент
Ключников А.С., к.т.н., доцент.
2
СБИС
с
СОДЕРЖАНИЕ
1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ........................................... 4
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ........................................ 6
3. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ................................. 7
4. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ............... 11
5. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
МОДУЛЯ (ВИДА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ) ............................................. 12
3
1. ПАСПОРТ ПРОГРАММЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
«МЕТОДЫ ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПРИБОРОВ И УСТРОЙСТВ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ
С ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ НОРМАМИ ДО 90 НМ»
1.1. Область применения программы
Программа профессионального модуля является частью профессиональной образовательной
программы переподготовки специалистов по
профессии 210100 - «Электроника и наноэлектроника»
в части освоения вида профессиональной деятельности:
проектно- конструкторская деятельность
и соответствующих профессиональных компетенций (ПК):

Способность понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и
средства их решения.

Способность самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые
знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой
деятельности.

Способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в
соответствии с целями ООП магистратуры).

Способность анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения
и анализа литературных и патентных источников.

Готовность определять цели, осуществлять постановку задач проектирования электронных
приборов,
схем
и
устройств
различного
функционального
назначения,
подготавливать
технические задания на выполнение проектных работ.

Способность проектировать устройства, приборы и системы электронной техники с учетом
заданных требований.

Знание
основ
физики
современных
полупроводниковых
приборов
и
твердотельной
электроники с наноразмерными топологическими нормами.

Знание физических и химических принципов, лежащих в основе базовых технологических
операций создания СБИС с топологическими нормами до 90 нм и базовых технологических
маршрутов.

Знание основ современных методов и технологий создания и исследования наноструктур
интегральной электроники.
4
1.2.
Цели и задачи модуля - требования к результатам освоения модуля
С целью овладения указанным видом профессиональной деятельности и соответствующими
профессиональными компетенциями обучающийся в ходе освоения профессионального модуля
должен:
иметь практический опыт:
- владеть пакетом программ приборно-технологического моделирования Sentaurus TCAD;
- уметь:
правильно определять необходимые модели для проведения приборно-технологического
моделирования, производить калибровку и настройку моделей;
- знать:
особенности приборно-технологического моделирования устройств с проектными нормами 90 нм
и менее.
1.3.
Рекомендуемое количество часов на освоение программы профессионального модуля:
всего - 96 час, в том числе:
максимальной учебной нагрузки обучающегося - 96 час, включая:
обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося - 36 часов;
самостоятельной работы обучающегося - 60 часов.
5
2. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
Результатом освоения программы профессионального модуля является овладение обучающимися
видом профессиональной деятельности - в области проектно- конструкторской деятельности, в
том числе профессиональными (ПК):
Код
ПК-3
ПК-4
ПК-5
ПК-7
ПК-8
ПК-9
Наименование результата обучения
Способность понимать основные проблемы в своей предметной области,
выбирать методы и средства их решения.
Способность самостоятельно приобретать и использовать в практической
деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний,
непосредственно не связанных со сферой деятельности.
Способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и
приборов (в соответствии с целями ООП магистратуры).
Способность анализировать состояние научно-технической проблемы путем
подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников.
Готовность определять цели, осуществлять постановку задач проектирования
электронных приборов, схем и устройств различного функционального
назначения, подготавливать технические задания на выполнение проектных
работ.
Способность проектировать устройства, приборы и системы электронной
техники с учетом заданных требований.
6
3. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
3.1. Тематический план профессионального модуля
Коды
профессиональн
ых компетенций
1
ПК-3 - ПК-9
Наименования разделов
профессионального модуля
2
Раздел 1. Методы приборнотехнологического
моделирования для разработки
приборов и устройств
наноэлектроники с
технологическими нормами до 90
нм.
Всего:
Всего часов
(макс.
учебная
нагрузка и
практики)
3
96
Объем времени, отведенный на освоение
междисциплинарного курса (курсов)
Обязательная
аудиторная учебная
нагрузка обучающегося
Всего,
в т.ч. лабочасов
раторные
работы и
практические
занятия,
часов
4
5
16
36
96
36
7
16
Самостоятельна
я работа
обучающегося,
часов
Производственное
обучение
(в т.ч. производственная
практика)
Учебная, Производстве
часов
нная,
часов
(если
предусмотрен
а
рассредоточен
ная практика)
6
60
7
-
8
-
60
-
-
3.2. Содержание обучения по профессиональному модулю (ПМ)
Наименование разделов
профессионального модуля
(ПМ), междисциплинарных
курсов (МДК) и тем
1
Раздел «Методы приборнотехнологического
моделирования для
разработки приборов и
устройств наноэлектроники
с технологическими
нормами до 90 нм»
МДК 1. …………………..
номер и наименование МДК
Тема 1.1. Приборнотехнологическое
моделирование. Цели и
задачи
номер и наименование темы
Тема 1.2. Моделирование
технологических процессов
номер и наименование темы
Содержание учебного материала, лабораторные работы и практические
занятия, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работ (проект))
Объем часов
Уровень
освоения
2
3
*
4
*
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
11. Цели и задачи приборно-технологического моделирования.
2. Структура пакета TCAD фирмы Synopsys.
3. Обзор существующих моделей технологических процессов.
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1.
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1.
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
1. Моделирование технологических процессов для создания устройств с
проектными нормами до 90 нм.
2. Методика выбора моделей технологических процессов при моделировании
устройств с нормами 90 нм и менее
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1. Технологическое моделирование КМОП - маршрута с длиной канала 90 нм с
использованием среды SWB-Ligament. Создание структуры проекта.
2. Базовый маршрут формирования КМОП-транзисторов с проектными
нормами 90 нм.
3. Моделирование n-МОП-транзистора с проектными нормами 90 нм.
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
8
2
1**
1**
1**
*
*
2
2**
2**
8
2**
2**
*
1.
1
Тема 1.3. Приборное
моделирование. Обзор
моделей.
номер и наименование темы
Тема 1.4. Приборное
моделирование.
номер и наименование темы
Тема 1.5. Моделирование
токов утечки, пробивных
напряжений, расчет
порогового напряжения.
номер и наименование темы
Тема 1.6. Моделирование
КМОП-структур, ячеек
памяти МОНОП и флеш,
гетероструктур, FinFET,
структур на напряженном
кремнии.
номер и наименование темы
2
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
11. Обзор моделей, использующихся при приборном моделировании.
2. Граничные условия.
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
1. Приборное моделирование устройств с проектными нормами до 90 нм.
2. Методика выбора моделей при приборном моделировании устройств с
нормами 90 нм и менее.
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1. Приборное моделирование КМОП-транзисторов с проектными нормами 90
нм.
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1.
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
11. Моделирование токов утечки.
2. Моделирование пробивных напряжений.
3. Расчет порогового напряжения.
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1.
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1.
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
1. Моделирование КМОП-структур, гетероструктур,
2. Моделирование ячеек памяти МОНОП и флеш.
3. Моделирование FinFET.
4. Моделирование структур на напряженном кремнии.
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1. Приборное моделирование транзистора с плавниковой структурой (FinFET).
2. Приборное моделирование запоминающей ячейки.
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1.
9
3
2
4
1**
1**
*
*
2
2**
2**
4
3**
*
2
2**
2**
2**
*
*
2
2**
2**
2**
2**
8
3**
3**
*
10
1
Тема 1.7. Калибровка и
настройка моделей. Общие
подходы.
номер и наименование темы
Тема 1.8. Калибровка
моделей в среде Sentaurus
TCAD.
номер и наименование темы
2
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
1. Общие подходы калибровки и настройки моделей.
2. Проблемы калибровки. Последовательность калибровки.
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1.
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1.
Содержание (указывается перечень дидактических единиц)
1. Калибровка моделей в среде Sentaurus TCAD.
2. Правила и рекомендации при калибровке.
3
2
2**
1**
*
*
*6
2**
1**
Лабораторные работы (при наличии, указываются темы)
1.
Практические занятия (при наличии, указываются темы)
1.
Самостоятельная работа при изучении раздела ПМ 1. (при наличии, указываются задания)
*
*
Всего
**Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения:
1 - ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств);
2 - репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством);
3 - продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач).
11
4
60
96
(должно
соответствов
ать
указанному
количеству
часов в пункте
1.3 паспорта
программы)
4. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ
4.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению
Реализация программы модуля предполагает наличие компьютерного класса.
Комплект учебно-методической документации (учебники и учебные пособия, лабораторный
практикум, комплекты тестовых заданий).
Технические средства обучения: САПР Sentaurus TCAD.
Оборудование и технологическое оснащение рабочих мест.
Оборудование учебного кабинета и рабочих мест кабинета: РС (CPU-III 700 MHz, HDD 20 Gb).
Результаты компьютерного моделирования распечатываются на принтере HP SL Laserjet.
4.2. Информационное обеспечение обучения
Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы
Основные источники:
1. www.synopsys.com.
2. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Путря М.Г., Шевяков В.И. Технология, конструкции и методы
моделирования кремниевых интегральных микросхем. - М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009.
Дополнительные источники:
1. Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОПтранзисторов. - М.: Техносфера, 2002.
4.3. Общие требования к организации образовательного процесса
Рекомендуемые образовательные технологии
Компьютерные симуляции, проведение открытых семинаров и мастер-классов с участием
ведущих разработчиков средств приборно-технологического моделирования.
Изучение дисциплин:
«Компоненты наноразмерных ИС и их модели».
«Особенности технологии и проектирования СБИС с проектными нормами 90 нм».
«Методы математического моделирования».
должно предшествовать освоению данного модуля.
4.4. Кадровое обеспечение образовательного процесса
Требования к квалификации педагогических кадров, обеспечивающих обучение по
междисциплинарному курсу (курсам):
Наличие опыта преподавательской работы в области профессиональной специализации не менее
2-х лет.
Профессорско-преподавательский состав: наличие ученой степени в соответствующей научной
области.
11
5. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
МОДУЛЯ (ВИДА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ)
Реализация подготовки по программе профессионального модуля обеспечивается организацией и
проведением текущего и итогового контроля демонстрируемых обучающимися знаний, умений и
навыков. Текущий контроль проводится преподавателем в процессе обучения. Итоговый контроль
проводится в виде зачета после обучения по курсу.
Формы и методы текущего и итогового контроля по профессиональному модулю разрабатываются
и доводятся до сведения обучающихся в начале обучения.
Для текущего и итогового контроля создан фонд оценочных средств (ФОС).
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.1
«Приборно-технологическое
моделирование. Цели
и задачи»
№ 1.2
«Моделирование
технологических
процессов»
Результаты
(освоенные профессиональные
компетенции)
ПК-3. Способность понимать
основные проблемы в своей
предметной области, выбирать
методы и средства их решения.
ПК-7 Способность анализировать
состояние научно-технической
проблемы путем подбора, изучения
и анализа литературных и
патентных источников
ПК-8 Готовность определять цели,
осуществлять постановку задач
проектирования электронных
приборов, схем и устройств
различного функционального
назначения, подготавливать
технические задания на
выполнение проектных работ
БКП-1. Знание основ физики
современных полупроводниковых
приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными
топологическими нормами.
БКП-2. Знание физических и
химических принципов, лежащих в
основе базовых технологических
операций создания СБИС с
топологическими нормами до 90 нм
и базовых технологических
маршрутов.
БКП-3. Знание основ современных
методов и технологий создания и
исследования наноструктур
12
Основные показатели
результатов подготовки
Определение базовых
понятий по приборнотехнологическому
моделированию.
Формы и
методы
контроля
Опрос
Формулирование
основных принципов
ПТМ.
Определение и
формулирование базовых
понятий по
моделированию
технологических
процессов.
Изложение
теоретических основ
моделей технологических
процессов.
Выполнение
лабораторного задания
по теме «Базовый
маршрут формирования
КМОП-транзисторов с
Отчет о
выполнении
лабораторной
работы.
интегральной электроники.
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.3
«Приборное
моделирование.
Обзор моделей»
Результаты
(освоенные профессиональные
компетенции)
ПК-4 Способность самостоятельно
приобретать и использовать в
практической деятельности новые
знания и умения, в том числе в
новых областях знаний,
непосредственно не связанных со
сферой деятельности.
ПК-7 Способность анализировать
состояние научно-технической
проблемы путем подбора, изучения
и анализа литературных и
патентных источников
ПК-8 Готовность определять цели,
осуществлять постановку задач
проектирования электронных
приборов, схем и устройств
различного функционального
назначения, подготавливать
технические задания на
выполнение проектных работ
БКП-1. Знание основ физики
современных полупроводниковых
приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными
топологическими нормами.
БКП-2. Знание физических и
химических принципов, лежащих в
основе базовых технологических
операций создания СБИС с
топологическими нормами до 90 нм
и базовых технологических
маршрутов.
БКП-3. Знание основ современных
методов и технологий создания и
исследования наноструктур
интегральной электроники.
ПК-3. Способность понимать
основные проблемы в своей
предметной области, выбирать
методы и средства их решения.
ПК-4 Способность самостоятельно
приобретать и использовать в
практической деятельности новые
знания и умения, в том числе в
новых областях знаний,
13
проектными нормами 90
нм. Моделирование nМОП-транзитора с
проектными нормами 90
нм»
Основные показатели
результатов подготовки
Определение базовых
понятий по
электрофизическому
моделированию.
Формулирование
основных принципов по
приборным моделям.
Изложение
теоретических основ по
разделу
Формы и
методы
контроля
Опрос
непосредственно не связанных со
сферой деятельности.
14
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.4
«Приборное
моделирование»
№ 1.5
«Моделирование
токов утечки,
пробивных
напряжений, расчет
порогового
напряжения»
Результаты
(освоенные профессиональные
компетенции)
БКП-1. Знание основ физики
современных полупроводниковых
приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными
топологическими нормами.
БКП-3. Знание основ современных
методов и технологий создания и
исследования наноструктур
интегральной электроники.
ПК-3. Способность понимать
основные проблемы в своей
предметной области, выбирать
методы и средства их решения.
ПК-4 Способность самостоятельно
приобретать и использовать в
практической деятельности новые
знания и умения, в том числе в
новых областях знаний,
непосредственно не связанных со
сферой деятельности.
ПК-7 Способность анализировать
состояние научно-технической
проблемы путем подбора, изучения
и анализа литературных и
патентных источников
ПК-8 Готовность определять цели,
осуществлять постановку задач
проектирования электронных
приборов, схем и устройств
различного функционального
назначения, подготавливать
технические задания на
выполнение проектных работ
ПК-9 Способность проектировать
устройства, приборы и системы
электронной техники с учетом
заданных требований
БКП-1. Знание основ физики
современных полупроводниковых
приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными
топологическими нормами.
БКП-3. Знание основ современных
методов и технологий создания и
исследования наноструктур
интегральной электроники.
ПК-3. Способность понимать
основные проблемы в своей
предметной области, выбирать
методы и средства их решения.
15
Основные показатели
результатов подготовки
Изложение
теоретических основ по
моделям используемым
для электрофизического
моделирования.
Формы и
методы
контроля
Отчет о
выполнении
лабораторной
работы.
Демонстрация влияния
моделей подвижности на
результаты приборного
моделирования.
Изложение структуры
командного файла
SDevice для расчета
КМОП-транзисторов с
проектными нормами
90нм.
Выполнение
лабораторного задания на
тему «Приборное
моделирование КМОПтранзисторов с
проектными нормами 90
нм».
Демонстрация влияние
конструктивнотехнологических
параметров КМОПтранзисторов на их
электрические
характеристики.
Демонстрация вариантов
расчета порогового
напряжения.
Демонстрация вариантов
расчета пробивного
напряжения.
Опрос
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.6
«Моделирование
КМОП-структур,
ячеек памяти
МОНОП и флеш,
гетероструктур,
FinFET, структур на
напряженном
кремнии»
Результаты
(освоенные профессиональные
компетенции)
ПК-4 Способность самостоятельно
приобретать и использовать в
практической деятельности новые
знания и умения, в том числе в
новых областях знаний,
непосредственно не связанных со
сферой деятельности.
ПК-5. Способность к
профессиональной эксплуатации
современного оборудования и
приборов (в соответствии с целями
ООП магистратуры).
ПК-7 Способность анализировать
состояние научно-технической
проблемы путем подбора, изучения
и анализа литературных и
патентных источников
ПК-8 Готовность определять цели,
осуществлять постановку задач
проектирования электронных
приборов, схем и устройств
различного функционального
назначения, подготавливать
технические задания на
выполнение проектных работ
ПК-9 Способность проектировать
устройства, приборы и системы
электронной техники с учетом
заданных требований
БКП-1. Знание основ физики
современных полупроводниковых
приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными
топологическими нормами.
БКП-3. Знание основ современных
методов и технологий создания и
исследования наноструктур
интегральной электроники.
ПК-3. Способность понимать
основные проблемы в своей
предметной области, выбирать
методы и средства их решения.
ПК-4 Способность самостоятельно
приобретать и использовать в
практической деятельности новые
знания и умения, в том числе в
новых областях знаний,
16
Основные показатели
результатов подготовки
Формы и
методы
контроля
Формулирование
требований
предъявляемых для
расчета электрических
характеристик.
Выполнение
лабораторного задания на
тему «Приборное
моделирование
транзистора с
плавниковой структурой
(FinFET). Приборное
моделирование
запоминающей ячейки».
Демонстрация пакета
ПТМ для моделирования
ячеек памяти МОНОП и
флеш, гетероструктур,
FinFET, структур на
напряженном кремнии.
Формулирование общего
Отчет о
выполнении
лабораторной
работы.
непосредственно не связанных со
сферой деятельности.
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.7
«Калибровка и
настройка моделей.
Общие подходы»
Результаты
(освоенные профессиональные
компетенции)
ПК-5. Способность к
профессиональной эксплуатации
современного оборудования и
приборов (в соответствии с целями
ООП магистратуры).
ПК-7 Способность анализировать
состояние научно-технической
проблемы путем подбора, изучения
и анализа литературных и
патентных источников
ПК-8 Готовность определять цели,
осуществлять постановку задач
проектирования электронных
приборов, схем и устройств
различного функционального
назначения, подготавливать
технические задания на
выполнение проектных работ.
ПК-9 Способность проектировать
устройства, приборы и системы
электронной техники с учетом
заданных требований.
БКП-1. Знание основ физики
современных полупроводниковых
приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными
топологическими нормами.
БКП-2. Знание физических и
химических принципов, лежащих в
основе базовых технологических
операций создания СБИС с
топологическими нормами до 90 нм
и базовых технологических
маршрутов.
БКП-3. Знание основ современных
методов и технологий создания и
исследования наноструктур
интегральной электроники.
ПК-3. Способность понимать
основные проблемы в своей
предметной области, выбирать
методы и средства их решения.
ПК-4 Способность самостоятельно
приобретать и использовать в
17
подхода для
электрофизического
моделирования приборов
и устройств с
проектными нормами 90
нм.
Основные показатели
результатов подготовки
Формулирование целей и
задач калибровки
моделей ПТМ.
Определение основных
требований к процессу
калибровки.
Изложение общего
подхода калибровки
моделей ПТМ.
Формы и
методы
контроля
Опрос
практической деятельности новые
знания и умения, в том числе в
новых областях знаний,
непосредственно не связанных со
сферой деятельности.
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.8
«Калибровка
моделей в среде
Sentaurus TCAD»
Результаты
(освоенные профессиональные
компетенции)
ПК-5. Способность к
профессиональной эксплуатации
современного оборудования и
приборов (в соответствии с целями
ООП магистратуры).
ПК-7 Способность анализировать
состояние научно-технической
проблемы путем подбора, изучения
и анализа литературных и
патентных источников
ПК-8 Готовность определять цели,
осуществлять постановку задач
проектирования электронных
приборов, схем и устройств
различного функционального
назначения, подготавливать
технические задания на
выполнение проектных работ
ПК-9 Способность проектировать
устройства, приборы и системы
электронной техники с учетом
заданных требований
БКП-1. Знание основ физики
современных полупроводниковых
приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными
топологическими нормами.
БКП-2. Знание физических и
химических принципов, лежащих в
основе базовых технологических
операций создания СБИС с
топологическими нормами до 90 нм
и базовых технологических
маршрутов.
БКП-3. Знание основ современных
методов и технологий создания и
исследования наноструктур
интегральной электроники.
ПК-3. Способность понимать
основные проблемы в своей
предметной области, выбирать
методы и средства их решения.
ПК-4 Способность самостоятельно
18
Основные показатели
результатов подготовки
Особенности калибровки
КМОП-транзисторов с
проектными нормами
90нм
Формы и
методы
контроля
Опрос
приобретать и использовать в
практической деятельности новые
знания и умения, в том числе в
новых областях знаний,
непосредственно не связанных со
сферой деятельности.
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.1
«Приборнотехнологическое
моделирование. Цели
и задачи»
Результаты
(освоенные профессиональные
компетенции)
ПК-5. Способность к
профессиональной эксплуатации
современного оборудования и
приборов (в соответствии с целями
ООП магистратуры).
ПК-7 Способность анализировать
состояние научно-технической
проблемы путем подбора, изучения
и анализа литературных и
патентных источников
ПК-8 Готовность определять цели,
осуществлять постановку задач
проектирования электронных
приборов, схем и устройств
различного функционального
назначения, подготавливать
технические задания на
выполнение проектных работ
ПК-9 Способность проектировать
устройства, приборы и системы
электронной техники с учетом
заданных требований
Результаты
(освоенные общие компетенции)
ОК-1. Способность
совершенствовать и развивать свой
интеллектуальный и
общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к
самостоятельному обучению новым
методам исследования, к
изменению научного и научнопроизводственного профиля своей
профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно
пользоваться русским и
иностранным языками, как
средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на
практике умения и навыки в
19
Основные показатели
результатов подготовки
Основные показатели
результатов подготовки
Определение базовых
понятий по приборнотехнологическому
моделированию.
Формулирование
основных принципов
ПТМ.
Формы и
методы
контроля
Формы и
методы
контроля
Опрос
организации исследовательских и
проектных работ, в управлении
коллективом.
ОК-5. Способность проявлять
инициативу, в том числе в
ситуациях риска, брать на себя всю
полноту ответственности.
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.2
«Моделирование
технологических
процессов»
Результаты
(освоенные общие компетенции)
ОК-6. Готовность к активному
общению с коллегами в научной,
производственной и социальнообщественной сферах
деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться
к изменяющимся условиям,
переоценивать накопленный опыт,
анализировать свои возможности.
ОК-8. Способность позитивно
воздействовать на окружающих с
точки зрения соблюдения норм и
рекомендаций здорового образа
жизни.
ОК-9. Готовность использовать
знания правовых и этических норм
при оценке последствий своей
профессиональной деятельности,
при разработке и осуществлении
социально значимых проектов.
ОК-1. Способность
совершенствовать и развивать свой
интеллектуальный и
общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к
самостоятельному обучению новым
методам исследования, к
изменению научного и научнопроизводственного профиля своей
профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно
пользоваться русским и
иностранным языками, как
средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на
практике умения и навыки в
организации исследовательских и
проектных работ, в управлении
коллективом.
ОК-5. Способность проявлять
20
Основные показатели
результатов подготовки
Формы и
методы
контроля
Определение и
формулирование базовых
понятий по
моделированию
технологических
процессов.
Отчет о
выполнении
лабораторно
й работы
Изложение
теоретических основ
моделей технологических
процессов.
Выполнение
лабораторного задания по
теме «Базовый маршрут
формирования КМОПтранзисторов с
проектными нормами 90
нм. Моделирование nМОП-транзитора с
инициативу, в том числе в
ситуациях риска, брать на себя всю
полноту ответственности.
ОК-6. Готовность к активному
общению с коллегами в научной,
производственной и социальнообщественной сферах деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться
к изменяющимся условиям,
переоценивать накопленный опыт,
анализировать свои возможности.
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.3
«Приборное
моделирование.
Обзор моделей»
№ 1.4
«Приборное
моделирование»
Результаты
(освоенные общие компетенции)
проектными нормами 90
нм»
Основные показатели
результатов подготовки
ОК-1. Способность
совершенствовать и развивать свой
интеллектуальный и
общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к
самостоятельному обучению новым
методам исследования, к
изменению научного и научнопроизводственного профиля своей
профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно
пользоваться русским и
иностранным языками, как
средством делового общения.
Определение базовых
понятий по
электрофизическому
моделированию.
ОК-1. Способность
совершенствовать и развивать свой
интеллектуальный и
общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к
самостоятельному обучению новым
методам исследования, к
изменению научного и научнопроизводственного профиля своей
профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно
пользоваться русским и
иностранным языками, как
средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на
практике умения и навыки в
организации исследовательских и
проектных работ, в управлении
коллективом.
ОК-5. Способность проявлять
инициативу, в том числе в
ситуациях риска, брать на себя всю
полноту ответственности.
ОК-6. Готовность к активному
Изложение
теоретических основ по
моделям используемым
для электрофизического
моделирования.
21
Формы и
методы
контроля
Опрос
Формулирование
основных принципов по
приборным моделям.
Изложение
теоретических основ по
разделу
Демонстрация влияния
моделей подвижности на
результаты приборного
моделирования.
Изложение структуры
командного файла
SDevice для расчета
КМОП-транзисторов с
проектными нормами
90нм.
Выполнение
лабораторного задания на
тему «Приборное
моделирование КМОПтранзисторов с
проектными нормами 90
Опрос.
Отчет о
выполнении
лабораторно
й работы
общению с коллегами в научной,
производственной и социальнообщественной сферах
деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться
к изменяющимся условиям,
переоценивать накопленный опыт,
анализировать свои возможности.
22
нм».
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.5
«Моделирование
токов утечки,
пробивных
напряжений, расчет
порогового
напряжения»
№ 1.6
«Моделирование
КМОП-структур,
ячеек памяти
МОНОП и флеш,
гетероструктур,
FinFET, структур на
напряженном
кремнии»
Результаты
(освоенные общие компетенции)
ОК-1. Способность
совершенствовать и развивать свой
интеллектуальный и
общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к
самостоятельному обучению новым
методам исследования, к
изменению научного и научнопроизводственного профиля своей
профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно
пользоваться русским и
иностранным языками, как
средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на
практике умения и навыки в
организации исследовательских и
проектных работ, в управлении
коллективом.
ОК-5. Способность проявлять
инициативу, в том числе в
ситуациях риска, брать на себя всю
полноту ответственности.
ОК-6. Готовность к активному
общению с коллегами в научной,
производственной и социальнообщественной сферах деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться
к изменяющимся условиям,
переоценивать накопленный опыт,
анализировать свои возможности.
ОК-1. Способность
совершенствовать и развивать свой
интеллектуальный и
общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к
самостоятельному обучению новым
методам исследования, к
изменению научного и научнопроизводственного профиля своей
профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно
пользоваться русским и
иностранным языками, как
средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на
практике умения и навыки в
организации исследовательских и
проектных работ, в управлении
коллективом.
ОК-5. Способность проявлять
инициативу, в том числе в
23
Основные показатели
результатов подготовки
Демонстрация влияние
конструктивнотехнологических
параметров КМОПтранзисторов на их
электрические
характеристики.
Формы и
методы
контроля
Опрос
Демонстрация вариантов
расчета порогового
напряжения.
Демонстрация вариантов
расчета пробивного
напряжения.
Формулирование
требований
предъявляемых для
расчета электрических
характеристик.
Выполнение
лабораторного задания на
тему «Приборное
моделирование
транзистора с
плавниковой структурой
(FinFET). Приборное
моделирование
запоминающей ячейки».
Демонстрация пакета
ПТМ для моделирования
ячеек памяти МОНОП и
флеш, гетероструктур,
FinFET, структур на
напряженном кремнии.
Формулирование общего
подхода для
электрофизического
моделирования приборов
Отчет о
выполнении
лабораторно
й работы
ситуациях риска, брать на себя всю
полноту ответственности.
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.7
«Калибровка и
настройка моделей.
Общие подходы»
Результаты
(освоенные общие компетенции)
ОК-6. Готовность к активному
общению с коллегами в научной,
производственной и социальнообщественной сферах
деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться
к изменяющимся условиям,
переоценивать накопленный опыт,
анализировать свои возможности.
ОК-1. Способность
совершенствовать и развивать свой
интеллектуальный и
общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к
самостоятельному обучению новым
методам исследования, к
изменению научного и научнопроизводственного профиля своей
профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно
пользоваться русским и
иностранным языками, как
средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на
практике умения и навыки в
организации исследовательских и
проектных работ, в управлении
коллективом.
ОК-5. Способность проявлять
инициативу, в том числе в
ситуациях риска, брать на себя всю
полноту ответственности.
ОК-6. Готовность к активному
общению с коллегами в научной,
производственной и социальнообщественной сферах
деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться
к изменяющимся условиям,
переоценивать накопленный опыт,
анализировать свои возможности.
24
и устройств с
проектными нормами 90
нм.
Основные показатели
результатов подготовки
Формы и
методы
контроля
Опрос
Формулирование целей и
задач калибровки
моделей ПТМ.
Определение основных
требований к процессу
калибровки.
Изложение общего
подхода калибровки
моделей ПТМ.
Раздел (тема)
междисциплинарног
о курса
№ 1.8
«Калибровка
моделей в среде
Sentaurus TCAD»
Результаты
(освоенные общие компетенции)
ОК-1. Способность
совершенствовать и развивать свой
интеллектуальный и
общекультурный уровень.
ОК-2. Способность к
самостоятельному обучению новым
методам исследования, к
изменению научного и научнопроизводственного профиля своей
профессиональной деятельности.
ОК-3. Способность свободно
пользоваться русским и
иностранным языками, как
средством делового общения.
ОК-4. Способность использовать на
практике умения и навыки в
организации исследовательских и
проектных работ, в управлении
коллективом.
ОК-5. Способность проявлять
инициативу, в том числе в
ситуациях риска, брать на себя всю
полноту ответственности.
ОК-6. Готовность к активному
общению с коллегами в научной,
производственной и социальнообщественной сферах
деятельности.
ОК-7. Способность адаптироваться
к изменяющимся условиям,
переоценивать накопленный опыт,
анализировать свои возможности.
Основные показатели
результатов подготовки
Особенности калибровки
КМОП-транзисторов с
проектными нормами
90нм
Формы и
методы
контроля
Опрос
Оценка знаний, умений и навыков по результатам текущего и итогового контроля производится в
соответствии с универсальной шкалой (таблица).
Процент
результативности
(правильных ответов)
90 ÷ 100
80 ÷ 89
70 ÷ 79
Менее 70
Качественная оценка индивидуальных
образовательных достижений
балл (отметка)
вербальный аналог
5
Отлично
4
Хорошо
3
Удовлетворительно
2
Не удовлетворительно
На этапе промежуточной аттестации по медиане качественных оценок индивидуальных
образовательных достижений экзаменационной комиссией определяется интегральная оценка
освоенных обучающимися профессиональных и общих компетенций как результатов освоения
профессионального модуля.
25
МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ
Учебный модуль:
«Методы приборно-технологического моделирования для разработки приборов и устройств
наноэлектроники с технологическими нормами до 90 нм»
В рамках данного модуля образовательный процесс направлен на развитие следующих
компетенций:
 Способность понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы
и средства их решения.
 Способность самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности
новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со
сферой деятельности.
 Способность к профессиональной эксплуатации современного оборудования и приборов (в
соответствии с целями ООП магистратуры).
 Способность анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора,
изучения и анализа литературных и патентных источников.
 Готовность определять цели, осуществлять постановку задач проектирования электронных
приборов,
схем
и
устройств
различного
функционального
назначения,
подготавливать
технические задания на выполнение проектных работ.
 Способность проектировать устройства, приборы и системы электронной техники с учетом
заданных требований.
 Знание основ физики современных полупроводниковых приборов и твердотельной
электроники с наноразмерными топологическими нормами.
 Знание физических и химических принципов, лежащих в основе базовых технологических
операций создания СБИС с топологическими нормами до 90 нм и базовых технологических
маршрутов.
 Знание основ современных методов и технологий создания и исследования наноструктур
интегральной электроники.
1
В результате изучения модуля слушатель должен:
Знать: особенности приборно-технологического моделирования устройств с проектными
нормами 90 нм и менее.
Уметь:
правильно
определять
необходимые
модели
для
проведения
приборно-
технологического моделирования, производить калибровку и настройку моделей.
Владеть: пакетом программ приборно-технологического моделирования Sentaurus TCAD.
Тематическое содержание модуля должно включать следующие дидактические единицы.
1. Цели и задачи приборно-технологического моделирования. Структура пакета TCAD
фирмы Synopsys. Обзор существующих моделей технологических процессов.
2. Моделирование технологических процессов для создания устройств с проектными
нормами до 90 нм. Методика выбора моделей технологических процессов при моделировании
устройств с нормами 90 нм и менее
3. Обзор моделей, использующихся при приборном моделировании. Граничные условия.
4. Приборное моделирование устройств с проектными нормами до 90 нм. Методика выбора
моделей при приборном моделировании устройств с нормами 90 нм и менее.
5. Моделирование токов утечки, пробивных напряжений, расчет порогового напряжения.
6. Моделирование КМОП-структур, ячеек памяти МОНОП и флеш, гетероструктур, FinFET,
структур на напряженном кремнии.
7. Общие
подходы
калибровки
и
настройки
моделей.
Проблемы
калибровки.
Последовательность калибровки.
8. Калибровка моделей в среде Sentaurus TCAD. Правила и рекомендации при калибровке.
Рекомендуемые образовательные технологии: компьютерные симуляции, проведение
открытых семинаров и мастер-классов с участием ведущих разработчиков средств приборнотехнологического моделирования.
2
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СЛУШАТЕЛЕЙ
Конспект лекций
Лекция 1. Цели и задачи приборно-технологического моделирования. Структура пакета
TCAD фирмы Synopsys. Обзор существующих моделей технологических процессов
В идеале цель ПТМ - разработка технологического процесса или полупроводникового
прибора, работающего с первой попытки. Эту цель до сих пор не получилось достичь никому из
производителей ПО для полупроводниковой промышленности. Тому есть ряд причин. Во-первых,
большинство микросхем сегодня создается на кремнии, но, хотя кремний и хорошо изучен, кроме
него в ИС присутствует целый ряд других материалов. Во-вторых, сам кремний не является
идеальным кристаллом: в нем есть дефекты, вызванные технологическими обработками,
неравновесные состояния и т.д. Кроме того, развитие технологии исторически опережает развитие
средств ПТМ и моделей на одно поколение. К тому времени, как разрабатываются новые модели
процессов для текущей технологии, уже появляется следующее поколение приборов. Таким
образом, идет некая гонка, в которой средства ПТМ всегда догоняют технологию.
Итак, что же должно быть в идеале и что мы имеем на сегодняшний день. Идеальная схема
использования ПТМ - это концепция виртуальной фабрики, т.е.:
1. моделирование оборудования -> получение моделей технологических процессов
2. Технологическое моделирование (литография, осаждение, имплантация, травление и пр.)
-> получение приборных структур
3. Приборное моделирование (ВАХи, CV-характеристики, утечки и др.) -> SPICE-модели
4. Схемотехническое моделирование (функциональное, временное)
5. Корпусирование (разогрев, взаимодействие с другими схемами)
6. Конечный этап - проектирование технологической площадки и запуск производства.
Таким образом, виртуальная фабрика позволяет промоделировать все аспекты до начала
производства. На самом деле на сегодняшний день это недостижимо. В лучшем случае ПТМ
позволяет дать приблизительный ответ на правильно поставленный вопрос с приемлемой
точностью.
Задав значение физических коэффициентов в разумных диапазонах, можно получить некий
прогноз при изменении технологических параметров процесса формирования прибора. Можно
использовать ПТМ для проведения наглядных экспериментов, которые позволяют заглянуть
3
внутрь приборной структуры в том или ином режиме работы и улучшить свое понимание. При
этом, конечно же, нельзя требовать абсолютной точности. Порядок действий при этом такой:
сначала выбор моделей, их настройка, калибровка и затем подгонка для устранения погрешностей.
Структура пакета Sentaurus TCAD (основные инструменты, список неполный):
 Sentaurus Workbench. SWB предоставляет графический интерфейс, объединяющий
программы моделирования Sentaurus в единую среду. Интуитивно понятный графический
пользовательский интерфейс используется для разработки, организации и запуска процесса
моделирования при исследовании и создании полупроводниковых приборов. Процессы
моделирования организуются в виде проектов.
 Ligament - это универсальный интерфейс для технологического моделирования TCAD.
Ligament Flow Editor - удобный графический интерфейс для создания и редактирования
технологических маршрутов. Ligament Layout Editor - удобный графический интерфейс для
создания и редактирования топологии.
 Sentaurus
Process
-
это
полнофункциональная,
гибкая
и
многомерная
среда
технологического моделирования. Калибровка под экспериментальные данные предоставляет
возможность прогнозирующего моделирования полупроводниковых приборов.
 Sentaurus Structure Editor - это редактор двумерных и трехмерных устройств, а также
трехмерный технологический эмулятор. Он имеет три основных режима работы: редактор
двумерных структур, редактор трехмерных структур и трехмерный технологический эмулятор.
Операции геометрического программирования и технологической эмуляции могут сочетаться.
 Mesh и Noffset3D - автоматическая генерация сеток: метод Mesh, основанный на квадра- и
октадеревьях, создает сетки с привязкой к осям координат, вписанные в границы устройства.
Генератор сеток Noffset3D неструктурирован и уделяет особое внимание элементам сетки на
границах раздела.
 Sentaurus Device - это программа приборного моделирования, которая позволяет рассчитать
электрические, тепловые и оптические характеристики полупроводниковых устройств.
 Tecplot SV - программа визуализации результатов приборно-технологического моделирования.
 Inspect - это инструмент создания графиков и анализа таких данных, как профили
легирования и электрические характеристики полупроводниковых приборов.
4
Типовой маршрут ПТМ:
Технологическое моделирование (Sentaurus Process):
5
Приборное моделирование (Sentaurus Device):
Технологические процессы создания интегральных приборов и их модели:
 Имплантация (модель «+x» для междоузлий, модели аморфизации, каналирование, метод
Монте-Карло, Advanced Calibration)
 Диффузия, эпитаксия, окисление (chargedPair (pair diffusion), chargedFermi (pdbSet Si
Dopant DiffModel ChargedFermi), chargedReact (pdbSet Si Dopant DiffModel ChargedReact), модели
сегрегации примеси, модели кластеризации примеси и дефектов)
 Травление (геометрическая модель)
 Осаждение (простейшие модели)
Лекция 2. Моделирование технологических процессов для создания устройств с проектными
нормами до 90 нм. Методика выбора моделей технологических процессов при
моделировании устройств с нормами 90 нм и менее
Выбор моделей имплантации.
Основные параметры: тип примеси, доза, энергия, угол.
Проблемы: расходимость пучка, разброс по энергии, мощность дозы, температура подложки.
Материалы, используемые при имплантации в Sprocess:
Атомы примеси
Al, As, Sb, B, C, F, Ga, Ge, In,
N, P, Si.
Молекулы
AsH2, BF2, B10H14 (декаборан),
B18H22, BCl2, C2B10H12
(карбораны), C2B10H14, PH2
Моделирование
Аналитически, Монте-Карло.
Имплантационные таблицы для
атомов и соединения BF2.
Только модель Монте-Карло
Ar, Br, Cl, He, H, I, Kr, Pb, Ne,
O, Sn, Xe
6
Имплантационные таблицы:
 Смешанные таблицы двойного и одинарного распределения Пирсона: Default
 Установка таблиц Taurus : Taurus
 Таблицы Техасского университета: Tasch
 Таблицы одинарного распределения Пирсона в Dios: Dios
Начальные условия после имплантации:
Модель «+x»:
профиль_междоузлий=ifactor * профиль_бора
Коэффициент ifactor зависит от параметров имплантации
Аналитическая имплантация. Функции распределения.
 Гаусс: gaussian
 Одиночный Пирсон: pearson
 Одиночный Пирсон с экспоненциальным хвостом: pearson.s
 Двойной Пирсон: dualpearson
 Внешнее распределение: по точкам
Граничные условия аналитической имплантации
 Extended Boundary Condition - область моделирования искусственно расширяется в
соответствующем направлении.
 Reflective Boundary Condition - зеркальные граничные условия.
 Periodic Boundary Condition - создается периодическая структура.
Моделирование имплантации методом Монте-Карло:
 Отслеживается большое количество падающих ионов.
 Место падения - случайно.
 Ионы замедляются путем
o взаимодействия с узлами решетки
o взаимодействия с носителями
 Ионы отслеживаются до полной остановки.
 Создаются междоузлия и вакансии. Имеет место некоторая рекомбинация.
Граничные условия имплантации методом Монте-Карло
 Transparent
Boundary
-
все
частицы
моделирования и исчезают.
7
пересекающие
границу
покидают
область
 Periodic Structure - все частицы покидающие материал, возвращаются в него с обратной
стороны.
 Reflective Boundary - частица, попадающая на границу, отражается от плоскости границы.
 Extending the Simulation Domain - область моделирования искусственно расширяется в
соответствующем направлении
Общие замечания по моделированию имплантации:
 Имплантация моделируется более точно, чем диффузия
 Для всех распространенных примесей существуют точные параметры Монте-Карло и
табличные данные
 Обычно для профилей сразу после имплантации не требуется никаких подстроек.
Проблемы точности при моделировании имплантации:
 Каналирование
 Аморфизация
 Коэффициенты повреждений «+x»
 Расходимость пучка при имплантации больших доз с малой энергией
 2-мерное распределение для аналитических профилей
 Статистический шум при моделировании Монте-Карло
Выбор моделей диффузии
Эффекты моделируемые в Sprocess:
 Активация, дезактивация примеси
 Взаимодействие легирующей примеси и дефектов
 Химическое взаимодействие на поверхности и в объеме материалов
 Движение границы раздела материалов
 Учет внутренних электрических полей
Подходы моделирования процесса диффузии:
 Традиционный (continuum) - система уравнений в частных производных (PDE),
описывающая перенос легирующей примеси и сохранение дозы.
 Атомная кинетическая диффузия Монте-Карло
Модели диффузии:
1. chargedPair (pair diffusion) - трехпотоковая модель. Моделирование КМОП процесса,
оптимум между точностью и вычислительными затратами. Используется для моделирования
очень быстрого подъема температуры или для выбора (настройки) граничных условий
8
2. chargedFermi (Fermi) - точечные дефекты и пара примесь-дефект находятся в равновесии.
Для каждого зарядового состояния возможно раздельно устанавливать коэффициент диффузии.
Применяются для продолжительных отжигов.
3. chargedReact (React) - пятипотоковая модель, одна из самых точных и сложных моделей в
Sprocess.
4. Constant - предполагает постоянный коэффициент диффузии и не учитывает никаких
электрических эффектов, используется в основном для диффузии примеси в оксиде.
5. Epitaxy - модель расчета роста моно- и поликристаллических слоев.
Граничные условия
 HomNeumann - могут применятся для любых границ.
 Natural - для точечных дефектов.
 Segregation - для легирующей примеси.
 Dirichlet - для легирующей примеси и дефектов.
 ThreePhaseSegregation - для легирующей примеси.
 GrainBoundarySegregation - для легирующей примеси в поликристаллических материалах.
 EpiTransfer - для легирующей примеси только во время эпитаксиального роста.
 Trap - захват примеси на поверхности.
 Continuous - поток через поверхность непрерывен
Сегрегация, потеря дозы
Двухфазное и трехфазное приближения:
Оптимальный набор моделей для технологии 90 нм:
 Парная диффузия (pair diffusion)
o Активация примеси: кластеризация
o TED: кластеризация междоузлий
o Потеря дозы: 3-фазная модель сегрегации
9
o Другие модели: напряжения, SiGe, OED, фтор
Окисление, силицидирование
Этапы процесса окисления:
1. Диффузия окислителя от границы газ-оксид через оксид к поверхности кремний-оксид
2. Взаимодействие окислителя с кремнием и образование нового оксида
3. Движение материалов из-за расширения объема, которое вызвано реакцией между
кремнием и оксидом.
Среда окисления
Имя
Тип
Взаимодействие
O2
react
Oxidation
H2O
react
Oxidation
HCl
inert
Gas reactions only
N2 inert None
inert
None
H2
inert
Gas reactions only
N2O
react
Oxynitridation
Epi
epi
Standard epitaxy
LTE
epi
Low-temperature epitaxy
Модель окисления:
 Модель Deal-Grove (1D)
 Модель
Massoud,
расширенная
модель
Deal-Grove
хорошо
согласуется
с
экспериментальными данными.
Зависимость процесса окисления от параметров подложки:
 Кристаллографическая ориентация.
 Напряжения, возникающие в процессе роста оксида.
 Захват примеси (N, F) в оксиде.
 Легирующая примесь.
Силицидирование
 Три этапа роста силицида
o Разъединение кремния и диффузия атомов кремния от границы TiSi2-кремний через TiSi2
к поверхности Ti-TiSi2.
o Взаимодействие кремния с титаном и формирование нового силицида.
10
o Движение материалов из-за расширения объема, которое вызвано реакцией между
кремнием и титаном, и также разъединением кремния на границе TiSi2-кремний.
 Основано на решении уравнений Фика
Выбор моделей кластеризации
Кластеры - скопление простых дефектов
Простые дефекты:
 Точечные - V, I и IA.
 Ассоциации точечных дефектов - V2, V2, V2, E-центры (V-P), A-центры(V-O), k-центры (IO) и др.
Модели кластеризации:
 Кластеризация примеси в кремнии
o None
o Transient
o ChargedCluster
o Cluster
 Кластеризация дефектов
o 1Moment
o Equilibrium
Кластеризация междоузлий
 Ионная имплантация создает собственные междоузлия
 Эти междоузлия вызывают временно ускоренную диффузию B, P, As, In.
 Образуются кластеры междоузлий.
 Временная и температурная зависимости временно ускоренной диффузии определяются
механизмом формирования и распада кластеров междоузлий.
 Точное моделирование TED требует точного моделирования захвата и освобождения
междоузлий из кластеров.
Модели кластеризации междоузлий
 Equilibrium (DIOS):
4 I  I4
локальное равновесие
 Rafferty для дефектов {311} - (модель «1-moment»):
I 
Icl
 RAPID:
11
I + I  I2
I + I2  I3
...
I + I29999  I30000
250 - 30000 уравнений (!)
 FRENDTECH:
o На основе RAPID
o Логарифмическая дискретизация для больших кластеров: 20-30 ур.
Травление и осаждение
Процессы травления и осаждения в Sprocess не являются физическими, а основаны
исключительно на геометрических моделях.
Типы процессов травления и осаждения:
Травление
Осаждение
Isotropic
Isotropic
Anisotropic
Anisotropic
Directional
Polygonal
Polygonal
Fill
Trapezoidal
Fourier
Fourier
Crystallographic
Chemical-mechanical polishing (CMP)
Примеры травления:
12
Примеры осаждения:
Лекция 3-4. Обзор моделей, использующихся при приборном моделировании. Граничные
условия. Приборное моделирование устройств с проектными нормами до 90 нм. Методика
выбора моделей при приборном моделировании устройств с нормами 90 нм и менее
Граничные условия
 Электрические граничные условия
o Омический контакт
o Контакт изолятора
o Шотки контакт
o Резистивный контакт
o Без контактов
 Плавающий контакт
o Металлический контакт
o Полупроводниковый контакт

 ndS  Q
q  ( p  n  N D   N A )dV  QFG
 Тепловые г.у.
FG
o Г.у. для температуры подложки
o Г.у. для температуры носителей
 Периодические г.у.
vleft  vright
o


 left   right
Электростатический и квазипотенциал Ферми:
13
Модели зонной структуры:
 BennettWilson (default),
 delAlamo,
 OldSlotboom and Slotboom,
 JainRoulston,
 TableBGN
Ширина запрещенной зоны:
Eg (T )  Eg (0) 
T 2
(T   )
 Для описания различных моделей вводится поправочный член
E g , 0
E g (0)  E g , 0  E g , 0
Моделирование переноса носителей в полупроводнике
 Дрейфово-диффузионное приближение - моделирование при постоянной температуре
 Термодинамическое приближение - учет саморазогрева Tn=Tp=TL
 Гидродинамическое приближение - учет температуры носителей и подложки Tn≠Tp ≠ TL
 Монте Карло - решение уравнения Больцмана
Модели подвижности
 Рассеяние на фононах
 Рассеяние на примеси
 Рассеяние на носителях
 Рассеяние на границе раздела (на фононах и шероховатости поверхности)
 Деградация подвижности в высоком электрическом поле (насыщение скорости носителей)
Деградация подвижности на границе раздела
 Рассеяние на акустических поверхностных фононах
 Рассеяние на шероховатости поверхности
14
 Модели
o Lombardi,
o Lombardi_highk,
o IALMob,
o UniBo
Моделирование рекомбинации и генерации
 ШРХ на поверхности и в объеме
 Рекомбинация через двойной уровень (CDL)
 Радиационная рекомбинация
 Оже (Auger)
 Лавинная генерация (Avalanche)
 Межзонная (Band-to-Band)
 Бимолекулярная рекомбинация
Туннелирование
 Модель нелокального туннелирования (nonlocal)
 Модель прямого туннелирования (direct tunneling model)
 Fowler-Nordheim
Моделирование ловушек и заряда
 Типы ловушек
o FixedCharge
o Acceptor and eNeutral
o Donor and hNeutral
 Моделирование сечения захвата
o J - model
o Hurks
o Poole-Frenkel
Горячие носители
 Классическая модель Lucky
 Fiegna - model
 SHE (spherical harmonics expansion)
 PMI (Physical Model Interface)
Вывод
15
Для приборного моделирования устройств уровня 90 нм рекомендуется использовать
следующие модели и структуру командного файла:
Hydrodynamic( eTemperature )
Mobility (
DopingDependence
Enormal
eHighFieldsat(CarrierTempDrive)
hHighFieldsat(GradQuasiFermi) )
Recombination(
SRH(DopingDependence)
eAvalanche(CarrierTempDrive)
hAvalanche(Eparallel)
Band2Band)
EffectiveIntrinsicDensity (BandGapNarrowing (OldSlotboom))
Лекция 5-6. Моделирование токов утечки, пробивных напряжений, расчет порогового
напряжения. Моделирование КМОП-структур, ячеек памяти МОНОП и флеш, гетероструктур,
FinFET, структур на напряженном кремнии
Результаты моделирования МОП-транзистора на основе нанопроволок представлены ниже
на
рисунках.
Результаты
приборно-технологического
моделирования
теоретические предположения, изложенные в предыдущих лекциях.
Структура транзистора на основе нанопроволоки (слева)
и распределение носителей заряда в нанопроволоке (справа)
16
подтверждают
Зависимость тока стока от напряжения на затворе при разном смещении на стоке
в обычном (слева) и логарифмическом (справа) масштабе
Пространственный заряд в структуре транзистора на основе нанопроволоки
МОП-транзистор «плавникового» типа
В общем случае FinFET представляет собой непланарную транзисторную структуру,
состоящую из тонкого выступа кремния, так называемого «плавника», вокруг которого
формируется затвор. Канал образуется на двух или трех поверхностях «плавника». На рисунке
ниже приведена структура FinFET на КНИ с каналом с трех сторон плавника.
Структура FinFET на КНИ с окружающим затвором
17
Также, как и в планарном МОПТ, длина канала определяется поликремниевым или
металлическим затвором и областями стока и истока. Ширина канала в структуре на рис.1 равна
сумме удвоенной высоты плавника и его ширины: Wgate=2Hfin+Wfin
Таким образом, FinFET занимает меньшую площадь по сравнению с планарным
транзистором с такой же шириной канала. Кроме того, благодаря окружающему затвору
плавниковая структура позволяет использовать гораздо меньшую концентрацию примеси в теле
транзистора для подавления короткоканальных эффектов.
Для выполнения моделирования в редакторе Structure Editor (пакет программ Synopsys
Sentaurus) создается ряд структур FinFET с аналитически заданным распределением примеси и
различными параметрами геометрии (толщина и высота «плавника»). Приборное моделирование
выполняется в программе Sdevice. При приборном моделировании необходимо использовать
уравнение гидродинамического приближения переноса заряда с учетом квантовых эффектов.
В итоге могут быть получены распределения потенциалов и токов утечки в структурах
FinFET, а также вольтамперные характеристики транзисторов в зависимости от параметров
геометрии прибора. Полученные результаты показали, что структура с окружающим затвором
имеет меньшие токи утечки по сравнению со структурой с двойным затвором.
На рисунках (слайды) приведены результаты моделирования транзистора «плавникового»
типа с целью определения технологических параметров, при которых перестает проявляться kinkэффект. Видно, что при уменьшении концентрации примеси в «плавнике» до 5*10 17 см-3,
независимо от других параметров, kink-эффект перестает проявляться, что видно по отсутствию
второго максимума на второй производной.
При увеличении радиуса кривизны углов «плавника» можно добиться снижения kinkэффекта.
Лекция 7-8. Общие подходы калибровки и настройки моделей. Проблемы калибровки.
Последовательность калибровки. Калибровка моделей в среде Sentaurus TCAD. Правила
и рекомендации при калибровке
Зачем нужна калибровка?
 Разработка нового прибора или процесса для существующей технологической линии
 Оптимизация существующего изделия или процесса с целью повышения его
технологичности
Проблемы калибровки
 Большое количество различных материалов
 Недостаточные данные об оборудовании
18
 Свойства материала затвора (например, поликремния)
 Подзатворный диэлектрик
 Дефекты кристаллической структуры
Далее
на
рисунке
приведена
укрупненная
принципиальная
схема
калибровки.
Экстрагированные из экспериментальных данных значения коэффициентов используются как
входные данные при технологическом и приборном моделировании, что затем, в свою очередь
позволяет создать 0-ю редакцию SPICE-модели.
Рис.1
Более подробно это выглядит следующим образом (рис.2): левая часть относится к
одномерному моделированию, правая к двумерному. Результаты одномерного моделирования
являются нулевым приближением для двумерного моделирования транзистора с длинным
каналом. Затем вносятся изменения для короткого канала, проверяется согласованность с
одномерной калибровкой, при необходимости проводятся повторные итерации.
Рис.2
19
Именно такая методика используется при работе с Sentaurus.
Рассмотрим это на примере решения Advanced Calibration. AC включается с помощью
дополнительной строки в командном файле. В принципе, можно использовать дополнительно или
вместо этого свой собственный файл калибровки.
Таким образом, описание калибровки отделено от описания маршрута, а специфичные
моменты калибровки для конкретного проекта вынесены в отдельный текстовый файл.
Большая часть уравнений моделей и параметров моделей взяты из научных публикаций.
Кроме того, компания Synopsys выполнила тщательную калибровку на основе профилей ВИМС.
Файл AdvCal_2007.12.fps разделен на четыре раздела: переключатели основных моделей,
константы, начальные условия после ионной имплантации и выбор моделей.
В программе Sentaurus Process файл Advanced Calibration позволяет выбрать один из
нескольких вариантов моделей диффузии и активации. Некоторые модели достаточно простые и
быстрые (ChargedFermi и полная активация примеси), другие более сложные (ChargeReact и
кинетические модели активации примеси) и требующие решения большего числа уравнений и
вычислительных ресурсов. Эти разные модели сосуществуют в Advanced Calibration, и в простых
предельных случаях (например, при тепловом равновесии для небольших концентраций примеси)
разные модели дают одинаковые результаты. В более сложных случаях, например при временноускоренной диффузии, более сложные модели дают лучший результат.
Выбор моделей зависит от конкретной решаемой задачи. В первом разделе файла AC
приведен набор моделей, рекомендуемых Synopsys для моделирования стандартного КМОП
глубоко субмикронного уровня. В КМОП важны вопросы активации примеси и временноускоренная диффузия, поэтому необходимо использовать более сложные модели.
Всегда необходимо делать выбор на основе решаемой проблемы. С одной стороны всегда
находятся ограниченные временные и вычислительные ресурсы, с другой стороны
-
необходимость использования сложных моделей для адекватных результатов.
Оптимальный способ переключения моделей - это создание своего калибровочного файла и
указание его в соответствующей строке командного файла после загрузки файла AC. В этом
случае легко отследить изменения исходного файла.
Модель диффузии по умолчанию - парная диффузия. Примесь диффундирует только по
парам примесь-дефект. Под дефектами понимаются вакансии или междоузлия. Учитываются все
зарядовые состояния дефектов и пар примесь-дефект, а для концентрации пар предполагается
локальное равновесие с непарными дефектами и атомами примеси.
20
Более быстрый вариант - модель ChargedFermi. В этом случае концентрация междоузлий и
вакансий всегда находится в тепловом равновесии. Не решаются никакие уравнения для
междоузлий и вакансий. Временно-ускоренная диффузия и ускоренная окислением диффузия в
рамках этой модели не учитываются.
Более сложная модель - ChargedReact. В ней диффузия примеси моделируется через пары
примесь-дефект, но в отличие от первой модели не используется предположение о локальном
равновесии между парами и непарными атомами и дефектами. Вместо этого учитывается кинетика
формирования и распада пары. Эта модель более ресурсоемкая, так как для каждой примеси
необходимо решать дополнительные уравнения. В принципе, можно выбрать эту модель только
для одной или нескольких примесей. Однако не рекомендуется сочетать модели парной диффузии
с моделью chargedfermi.
Эти модели отвечают за процесс активации примеси при отжиге. Самая простая и быстрая
модель - отсутствие всякой кластеризации. Она используется для примесей, для которых
кластеризация не играет никакой роли. Обычно это имеет место при низких концентрациях
(гораздо ниже предела растворимости). Для примесей бора, индия, мышьяка, фосфора и сурьмы по
умолчанию используется модель Transient. В этой модели примесь образует кластеры, состоящие
из однотипной примеси. Для бора, мышьяка и углерода также существуют специальные модели.
Бор может формировать кластеры с междоузлиями. Эти кластеры разнообразны по размеру.
По умолчанию эта модель не используется из-за своей высокой ресурсоемкости. Кроме того, эта
модель должна использоваться в паре с полной моделью для кластеров междоузлий, а в AC по
умолчанию используется модель 1Moment.
Мышьяк формирует кластеры с вакансиями. В этой модели кластер состоит из четырех
атомов мышьяка и одного междоузлия.
Кластеризация междоузлий описывается моделью 1Moment. В этой модели описывается
захват и освобождение примеси с дефектов типа {311}. Эта модель представляет собой
компромисс между точностью и скоростью. Более быстрый вариант - модель Equilibrium. В ней
предполагается локальное равновесие со свободными междоузлиями. Кластеры вакансий не
учитываются.
В Advanced Calibration решается уравнение Пуассона для электрического потенциала.
Пользователь может выключить его. В этом случае предполагается локальная нейтральность
заряда, а количество уравнений уменьшается на одно. В большинстве случаев это дает
приблизительно тот же результат. В pn-переходе предположение нейтральности заряда приводит к
более резкому пику электрического поля, чем при решении уравнения Пуассона.
21
Модель, включенная по умолчанию, учитывает аккумуляцию дефектов и каналирование при
последующих процессах имплантации.
В модели парной диффузии сегрегация примеси на границах раздела кремния включает в
себя захват или создание пар примесь-дефект на границе раздела со стороны кремния. В модели
парной сегрегации в AC при диффузии пары примесь-дефект к границе раздела кремния и другого
материала примесь может перейти в другой материал или пограничный слой, а точечный дефект
останется на границе раздела со стороны кремния.
В разделе Constants файла Advanced Calibration содержатся параметры уравнений диффузии
и уравнений реакций, которые устнавливаются в начале технологического моделирования и
действую для всего процесса.
Многие параметры взяты из литературы или основаны на базе данных профилей ВИМС
компании Synopsys.
Параметры для междоузлий и вакансий в объемном кремнии - это фундаментальные
параметры модели парной диффузии. Они были взяты на основе глубоко анализа литературы.
Любое изменение влияет не только на диффузию точечных дефектов, но и на диффузию примеси
Эти параметры не рекомендуется изменять.
То же относится и к граничным условиям на поверхности для точечных дефектов. Однако
граничные условия зависят от граничащего с кремнием материала и локальной концентрации
примеси. Для поликремния и оксинитрида граничные условия могут зависеть от операций
технологического маршрута. Следовательно, на практике скорость поверхностной рекомбинации
точечных дефектов может рассматриваться как инструмент настройки технологического
моделирования. Это то, о чем я вам говорил. Этот параметр невозможно определить
непосредственно
экспериментально,
а
только
косвенно,
что
делает
его
практически
непроверяемым. Т.е. за ним может стоять большая работа, а может исследователь просто его
подогнал.
Окисление
и
нитридизация
вызывают
инжекцию
междоузлий
и
вакансий
соответственно. Калибровка инжекции междоузлий выполнена для сухого окисления. Для
нитридизации и влажного окисления данные граничных условий для точечных дефектов на
поверхности не так надежны и их опять же можно использовать для калибровки диффузионных
процессов.
22
Методические материалы к лабораторному практикуму
Лабораторная работа 1. Технологическое моделирование КМОП - маршрута с длиной
канала 90 нм с использованием среды SWB-Ligament. Создание структуры проекта
Цель лабораторной работы:
1. Изучение основных принципов технологического моделирования.
2. Знакомство с учебной программой технологического моделирования SWB-Ligament.
3. Практическое освоение методов технологического моделирования на примере маршрута
КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм.
По выполнении работы студенты должны знать:
1. Маршрут формирования КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм.
2. Модели технологических процессов используемые при моделировании маршрута
формирования КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм.
3. Особенности моделирования технологических процессов с проектными нормами 90 нм.
Должны уметь:
1. Создавать маршрут моделирования с соответствием задания.
2. Визуализировать результаты моделирования 1D и 2D структур.
3. Выбирать модели технологических процессов для формирования КМОП-транзисторов с
проектными нормами 90 нм.
Порядок выполнения работы
1. Изучить описание работы, составить краткий конспект теоретической части.
2. Нарисовать эскиз 2D сечения n- и p-канальных МДП-транзисторов.
3. Получить допуск к работе.
4. Ознакомиться с интерфейсом программ SWB-Ligament и Sentaurus TCAD.
5. Сформировать
параметризированный
проект-маршрут
моделирования
процесса
формирования наноразмерных n- и p-МОП-транзисторов в соответствии с вариантом задания
(таблица 1)
6. Создать топологию исследуемой КМОП-структуры.
7. Вывести одномерные и двумерные сечения рассчитанной структуры.
8. Оформить отчет.
Задание на лабораторную работу
Таблица 1. Варианты задания на лабораторную работу
Вариант
1
2
3
Длина канала, нм (мкм)
50 (0.05)
60 (0.06)
70 (0.07)
Вариант
4
5
6
23
Длина канала, нм (мкм)
80 (0.08)
90 (0.09)
100 (0.1)
Пример выполнения работы
Далее будет рассмотрен пример создания проекта для моделирования технологического
маршрута формирования наноразмерной КМОП-структуры с длинами канала 50 и 90 нм. Данный
пример необходимо использовать при выполнении работы, однако надо задать требуемую
длину канала в соответствии с вариантом здания.
I. Подготовка проекта к работе
Перед началом работы в среде SWB (только в первый раз) необходимо дать программе
ссылку на те папки, в которых производится работа. Для этого в окне терминала необходимо:
- вызвать команду pwd для определения адреса открытой папки - например: /home/st1
- вызвать команду mc, найти файл .bashrc и открыть его для записи- F4
- записать: export STDB=/home/st1, сохранить файл - F2, выйти из mc
- обновить настройки терминала, набрав команду: bash
II. Создание каркаса проекта
Для создания проекта необходимо (рис.1):
- вызвать команду swb
- Project - New - New Project. При этом в папке tmp появится значок проекта с длинным
именем. Чтобы переименовать проект необходимо правой кнопкой мышки нажать на значок Rename - ввести новое имя, например - CMOS90nm
24
Рис.1. Составление проекта на начальной стадии
Для редактирования проекта необходимо нажать на его значок два раза. Далее необходимо
правой кнопкой нажать на No Tools - Add и выбрать Tools... - Sprocess, выделив также опцию Use
Ligament.
Далее необходимо выделить и задать параметры проекта. Введем следующие параметры:
- TYPE - обозначает тип транзистора n- или p-канальный (NMOS или PMOS)
- CUT - обозначает, какое двухмерное сечение на топологии будет моделироваться (SIM2N
или SIM2P)
- lgate - длина канала транзисторов (0.05 или 0.09 мкм)
Остальные параметры (Well, Gate, Halo, Ldd, SD, BackEnd) будут использованы для
разделения всего маршрута на модули, которые можно запускать отдельно.
Для введения нового параметра необходимо правой
кнопкой мышки нажать на серую клетку под значком
Sentaurus Process - Parameter-Add и задать имя и значение
параметра, как показано на рис.2.
Рис.2. Введение параметра lgate и присвоение ему значения 0.09
На рис.3 показан вид проекта со всеми заданными параметрами.
Рис.3. Вид исследуемого проекта со всеми заданными параметрами
25
Далее необходимо задать значения параметрам TYPE, CUT и, возможно, lgate. Для этого
правой кнопкой мышки необходимо нажать на параметр - Add Values - задать минимальное
значение, шаг, количество значений, как показано на рис.4. Далее меняем созданные числовые
значения параметра TYPE на текстовые, как показано на рис.5: Parameter - Edit Values.
Рис.4. Задание значений параметра TYPE
Рис.5. Изменение значений параметра TYPE
26
После того, как будут заданы и отредактированы величины для всех параметров, проект
будет иметь вид рис.6,а. Необходимо заблокировать и убрать лишние клетки, выделив их (синее
выделение) и Nodes - Purne. Чтобы скрыть выделенные серым узлы: View - Show Purned. После
этого проект будет иметь вид, показанный на рис.6,б.
а
б
- а - показаны все узлы
- б - заблокированные узлы не показаны
Рис.6. Виды проекта со всеми параметрами и их значениями
III. Создание топологии исследуемой КМОП-структуры
Для моделирования в среде SWB-Ligament необходима топология и технологический
маршрут создания КМОП-транзистора. Будем использовать готовую топологию из встроенного
примера: CMOS/CMOS_Processing, который находится по следующему адресу:
/syn/SYNOPSYS/S122007/tcad/A-2007.12/Example_Library/CMOS/
CMOS_processing
Необходимо переписать из этого места в папку проекта файл топологии (sprocess_lig.lyt) и
ее параметров (sprocess_lig.lcf).
Для просмотра топологии необходимо нажать правой кнопкой мышки на Sentaurus Process Edit Input - Ligament Layout.
Вид окна топологии в режиме (Mode) Layout показан на рисунке 10. Если нажать на затвор
(GATE) то можно определить и скорректировать координаты его вершин.
Вид топологии в режиме TCAD показан на рис.7. В данном режиме на топологии видны два
горизонтальных сечения - половин n-МОП и р - МОП-транзисторов (SIM2N и SIM2P). Также
виден горизонтальный параметр топологии - длина канала затвора lgate. Указания для
автоматического пересчета длины канала на половину структуры с учетом возможности
изменения длины канала находятся в файле sprocess_lig.lcf.
27
Рис.7. Вид окна топологии КМОП - транзистора в режиме Layout
Рис.8. Окно топологии в режиме TCAD
28
Оформить отчет в соответствии с требованиями табл.1.
Контрольные вопросы:
1. Модели, используемые при имплантации.
2. Модели, используемые при диффузии.
3. Граничные условия при моделировании имплантации.
4. Граничные условия при моделировании диффузии.
5. Модели, роста окисла, учет сегрегации примеси.
Литература.
3. www.synopsys.com.
4. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Путря М.Г., Шевяков В.И. Технология, конструкции и
методы моделирования кремниевых интегральных микросхем, М.: Бином. Лаборатория знаний,
2009.
5. Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОПтранзисторов, М.: Техносфера, 2002.
6. Барыбин А.А. Электроника и микроэлетроника. Физико-технологические основы. - М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2006.
Лабораторная работа 2. Базовый маршрут формирования КМОП-транзисторов с проектными
нормами 90 нм. Моделирование n-МОП-транзистора с проектными нормами 90 нм
Цель лабораторной работы:
1. Изучение основных принципов технологического моделирования.
2. Знакомство с учебной программой технологического моделирования Sentaurus Process.
3. Практическое освоение методов технологического моделирования на примере маршрута
КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм.
По выполнении работы студенты должны знать:
1. Маршрут формирования КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм.
2. Модели технологических процессов используемые при моделировании маршрута
формирования КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм.
3. Особенности моделирования технологических процессов с проектными нормами 90 нм.
Должны уметь:
1. Создавать маршрут моделирования с соответствием задания.
2. Визуализировать результаты моделирования 1D и 2D структур.
29
3. Выбирать модели технологических процессов для формирования КМОП-транзисторов с
проектными нормами 90 нм.
Порядок выполнения работы
1. Изучить описание работы, составить краткий конспект теоретической части.
2. Нарисовать эскиз 2D сечения n- и p-канальных МДП-транзисторов.
3. Получить допуск к работе.
4. Ознакомиться с интерфейсом программы SWB.
5. Построить дерево экспериментов для выбранной технологической операции по заданию.
Создать командные файлы для используемых программ.
6. Промоделировать созданный проект.
7. Вывести одномерные и двумерные сечения рассчитанной структуры.
8. Определить
толщину
подзатворного
оксида,
глубины
залегания
pn-переходов,
концентрацию примеси на границе раздела подзатворный оксид/кремний по середине затвора.
9. Оформить отчет.
Требования к отчету
Таблица 1. Контрольный список для проверки содержания отчета
Оцениваемый параметр
Название и цель лабораторной работы
Краткий конспект теоретической части
Содержание и вариант рабочего задания
Эскиз 2D сечения, с обозначением контактов, материалов
Таблица со значениями толщины подзатворного оксида, глубины залегания pn-переходов,
концентрацию примеси на границе раздела подзатворный оксид/кремний по середине
затвора
Для проверки сечений:
 правильно обозначен материал;
 правильно обозначены типы областей;
 присутствует подзатворный окисел;
 присутствуют пристеночные области;
 обозначены области стока, истока, затвора, подложки и кармана
Заполнена таблица 2
Выводы по работе
+

Таблица 2.
Варьируемый параметр
Impl_LDD, см-2
1e+19
3e+19
5e+19
7e+19
Tox, нм
9e+19
30
Результаты моделирования
Xj, нм
Nsc, см-3
-
Теоретический материал.
Исходные данные:
Маршрут создания КМОП-транзистора с проектными нормами 90 нм.
1. Подложка: B, N=1019 см-3, ориентация 100
2. Эпитаксия: толщина 5 мкм; T=1200 oC, t=10 мин, В, N=1015 см-3
3. Создание STI (щелевой изоляции)
4. Создание n-кармана:
- Фотолитография «n-карман»
- окисление: толщина 10 нм (или нанесение SiO2)
- ИИ: P, D=2*1013 см-2, E=380 кэВ, tilt=7o
- ИИ: As, D=1*1012 см-3, E=270 кэВ, tilt=7o
- ИИ: As, D=8*1012 см-3, E=90 кэВ, tilt=7o
- Удаление фоторезиста
5. Создание p-кармана:
- Фотолитография "p-карман"
- ИИ: B, D=3*1012 см-3, E=300 кэВ, tilt=7o
- ИИ: B, D=2*1012 см-3, E=200 кэВ, tilt=7o
- ИИ: B, D=1*1012 см-3, E=100 кэВ, tilt=7o
- ИИ: B, D=8*1012 см-3, E=30 кэВ, tilt=7o
- Удаление фоторезиста
6. Отжиг карманов: среда N2
- увеличение температуры от 650 до 1060 оС в течение 11.2 секунд
- отжиг при T=1060 oC, t=20 c
- уменьшение температуры от 1060 до 650 оС в течение 8.4 секунд
7. Создание подзатворного оксида:
- удаление SiO2
- окисление: толщина 1.8 нм
8. Создание затвора:
- нанесение Si* толщиной 180 нм
9. Легирование затвора n-МОП-транзистора:
- Фотолитография «n+-затвор»
- ИИ, P, D=5*1015 cм-2, E=30 кэВ
- Удаление фоторезиста
31
10. Травление затворов:
- Фотолитография «Затворы»
- Анизотропное травление Si* на всю толщину
- Удаление фоторезиста
11. Окисление затвора:
- увеличение температуры от 650 до 800 оС в течение 4 минут
- увеличение температуры от 800 до 950 оС в течение 4 минут в N2 (9.2 л/мин) и O2 (0.8 л/мин)
- отжиг при T=950 oC, t=12 мин. в N2 (9.2 л/мин) и O2 (0.8 л/мин)
- уменьшение температуры от 950 до 800 оС в течение 4 минут в N2 (9.2 л/мин) и O2 (0.8 л/мин)
- увеличение температуры от 800 до 950 оС в течение 4 минут в N2 (10 л/мин)
- отжиг при T=950 oC, t=12 мин. в N2 (10 л/мин)
- уменьшение температуры от 950 до 800 оС в течение 4 минут в N2 (10 л/мин)
- уменьшение температуры от 800 до 650 оС в течение 4 минут в N2 (10 л/мин)
12. Создание пристенка (Side-Wall):
- нанесение SiO2, 5 нм
- анизотропное травление SiO2 на глубину 15 нм
13. Формирование естественного оксида:
- нанесение SiO2, 1.5 нм
14. Создание HALO-областей для n-МОП-транзистора:
- Фотолитография «HALO-n-МОП»
- ИИ: B, D=1.0е+13 см-3, E=12 кэВ, tilt=30o, rotation = 0
- ИИ: B, D=5.0е+12 см-3, E=12 кэВ, tilt=30o, rotation = 90o
- ИИ: B, D=5.0е+12 см-3, E=12 кэВ, tilt=30o, rotation = 270o
- Удаление фоторезиста
15. Создание HALO-областей для p-МОП-транзистора:
- Фотолитография «HALO-p-МОП»
- ИИ: As, D=1.4е+13 см-2, E=62 кэВ, tilt=30o, rotation = 0
- ИИ: As, D=5.2е+13 см-2, E=62 кэВ, tilt=30o , rotation = 90o
- ИИ: As, D=5.2е +13 см-2, E=62 кэВ, tilt=30o , rotation = 270o
- Удаление фоторезиста
16. Создание LDD-областей для n-МОП-транзистора:
- Фотолитография «LDD-n-МОП»
- ИИ: As, D=1.6е+15 см-2, E=2 кэВ, tilt=0, rotation = -90o
32
- Удаление фоторезиста
17. Создание LDD-областей для p-МОП-транзистора:
- Фотолитография «LDD-p-МОП»
–
ИИ: B, D=0.7е+15 см-2, E=0.5 кэВ, tilt=0, rotation = -90o
- Удаление фоторезиста
18. Быстрый термический отжиг spike_anneal1: среда N2
- увеличение температуры от 650 до 950 оС в течение 3 секунд
- увеличение температуры от 950 до 1000 оС в течение 1 секунды
- отжиг при T=1000 oC, t=0.5 c
- уменьшение температуры от 1000 до 650 оС в течение 3 секунд
19. Формирование второго пристенка:
- изотропное нанесение SiO2, 5 нм
- нанесение Si3N4, 15 нм
- изотропное нанесение SiO2, 60 нм
- отжиг при T=720 oC, t=20 мин.
- анизотропное травление SiO2 на глубину 110 нм
- анизотропное травление Si3N4 на глубину 35 нм
- изотропное травление Si3N4 на глубину 1 нм
- анизотропное травление SiO2, 6 нм
20. Создание n+-областей для n-МОП-транзистора:
- Фотолитография "n+-nМОП"
- ИИ: P, D=0.7е+15 см-2, E=6 кэВ, tilt=0, rotation = -90o
- ИИ: As, D=4.0е+15 см-2, E=30 кэВ, tilt=0, rotation = -90o
- Удаление фоторезиста
21. Создание p+-областей для p-МОП-транзистора:
- Фотолитография "p+-pМОП"
- ИИ: B, D=1.8*1015 см-2, E=4 кэВ, tilt=0, rotation = -90o
- Удаление фоторезиста
22. Быстрый термический отжиг spike_anneal2: среда N2
- увеличение температуры от 650 до 920 оС в течение 2 секунд
- увеличение температуры от 920 до 1050 оС в течение 1 секунды
- отжиг при T=1050 oC, t=1 c
- уменьшение температуры от 1050 до 650 оС в течение 4.5 секунд
33
23. Создание силицидных и полицидных контактов:
- анизотропное травление SiO2 на глубину 7 нм
#СoSi2
Иллюстрация основных стадий рассматриваемого технологического маршрута показана на
рис.1-4.
Рис.1. Иллюстрация этапов 1-3 технологического маршрута
Рис.2. Иллюстрация этапов 4-10 технологического маршрута
Рис.3. Иллюстрация этапов 11-16 технологического маршрута
Рис.4. Иллюстрация этапов 17-20 технологического маршрута
34
Методика моделирования технологического маршрута
На рис.5 показаны основные одномерные и двухмерные сечения рас-сматриваемой КМОПструктуры, которые необходимо исследовать средствами TCAD.
Рис.5. Набор основных исследуемых сечений КМОП-структуры
План проведения исследований:
1. Отработать в одномерном приближении сечение по затвору p-МОП-транзистора.
Получить одномерное распределение примеси в рассматриваемом сечении
2. Отработать в одномерном приближении сечение по стоку p-МОП-транзистора. Получить
одномерное распределение примеси в рассматриваемом сечении
3. Отработать в одномерном приближении сечение по затвору n-МОП-транзистора.
Получить одномерное распределение примеси в рассматриваемом сечении
4. Отработать в одномерном приближении сечение по истоку n-МОП-транзистора.
Получить одномерное распределение примеси в рассматриваемом сечении
5. После получения и анализа всех основных одномерных сечений провести моделирование
двухмерных структур n- и p-МОП-транзисторов по отдельности.
6. При необходимости отдельно провести моделирование процесса создания щелевой
изоляции (STI) и силицидов металлов
В данной работе создается проект в среде SWB, в котором используется программа
технологического моделирования Sprocess и программы визуализации tecplot и inspect,
результаты, полученные в данной работе будут использованы для следующих работ.
Sentaurus Workbench - основная графическая среда объединяющая в себе программы
моделирования Sentaurus TCAD.
Sentaurus Process (Sprocess) - программа технологического моделирования 1D, 2D и 3D
структур.
Tecplot - программа визуализации 1D, 2D и 3D структур, а также различного вида
характеристик (распределение примеси, потенциалов, зарядов и пр.).
35
Inspect - программа визуализации и анализа кривых.
Для проведения моделирования необходимо создать командный файл для Sprocess на основе
выше приведенного маршрута.
Запуск SWB производится командой swb. Отрывается окно, показанное на рис.1.
Рис.1. Окно среды SWB
Проект расчета КМОП-транзисторов изображен на рис.2. В качестве примера приведен
эксперимент, в котором варьировалась доза имплантации расширенных областей (LDD). Ниже
приведена часть командного файла показывающего как используется переменная impl_LDD,
необходимо обратить внимание, что данная переменная заключена в @@:
######## Step 14 - HALO for nMOS #############
implant Boron dose=1.0e13<cm-2> energy=12<keV> tilt=30<degree> rotation=0<degree>
implant Boron dose=5.0e12<cm-2> energy=12<keV> tilt=30<degree> rotation=90<degree>
implant Boron dose=5.0e12<cm-2> energy=12<keV> tilt=30<degree> rotation=270<degree>
######## Step 15 - LDD for nMOS #############
36
implant
Arsenic
dose=@impl_LDD@<cm-2>
energy=2<keV>
tilt=0<degree>
rotation=-
90<degree>
######## Step 16 - spike annealing1 #############
temp_ramp name= spike_anneal1 temperature=1000<C> ramprate=0<C/s> time=0.5<s>
diffuse temp_ramp= spike_anneal1
Рис.2. Готовый эксперимент для расчета маршрута в программе SProcess с использованием среды SWB
Распределение примеси в двумерной структуре, а также одномерное сечение по затвору (Y =
0.0 мкм) для n-МОП транзистора приведено на рис.3.
37
Рис.3. Результаты моделирования полученные в программе SProcess, приведенные в программе tecplot
Оформить отчет в соответствии с требованиями табл.1.
Контрольные вопросы:
1. Модели, используемые при имплантации.
2. Модели, используемые при диффузии.
3. Граничные условия при моделировании имплантации.
4. Граничные условия при моделировании диффузии.
5. Модели, роста окисла, учет сегрегации примеси.
Литература.
1. www.synopsys.com.
2. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Путря М.Г., Шевяков В.И. Технология, конструкции и
методы моделирования кремниевых интегральных микросхем, М.: Бином. Лаборатория знаний,
2009.
3. Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОПтранзисторов, М.: Техносфера, 2002.
38
4. Барыбин А.А. Электроника и микроэлетроника. Физико-технологические основы. - М.:
ФИЗМАТЛИТ, 2006.
Лабораторная работа 2. Приборное моделирование КМОП-транзисторов
с проектными нормами 90 нм
Цель лабораторной работы:
1. Изучение основных принципов приборного моделирования.
2. Знакомство с учебной программой технологического моделирования Sentaurus Device.
3. Практическое освоение методов приборного моделирования на примере структур КМОПтранзисторов с проектными нормами 90 нм.
По выполнении работы студенты должны знать:
1. Структуру и назначения формирования КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм.
2. Модели, используемые при электрофизическом моделировании КМОП-транзисторов с
проектными нормами 90 нм.
3. Особенности моделирования приборов и устройств с проектными нормами 90 нм.
Должны уметь:
1. Создавать командный файл для приборного моделирования с соответствием задания.
2. При помощи программ визуализации анализировать результаты электрофизического
моделирования.
3. Выбирать модели приборного моделирования для расчета заданных электрических
характеристик.
4. Экстрагировать заданные параметры из полученных электрических характеристик.
Порядок выполнения работы
1. Изучить описание работы, составить краткий конспект теоретической части.
2. Составить командные файлы для используемых программ.
3. Получить допуск к работе.
4. Ознакомиться с программой SDevice.
5. Построить дерево экспериментов для выбранной технологической операции по заданию.
6. Промоделировать созданный проект.
7. Вывести результаты моделирования в программах tecplot и inspect.
8. Экстрагировать электрические параметры.
9. Оформить отчет.
39
Требования к отчету
Таблица 1. Контрольный список для проверки содержания отчета
Оцениваемый параметр
Название и цель лабораторной работы
Краткий конспект теоретической части
Содержание и вариант рабочего задания
Сетка при моделировании
Таблица со значениями электрических параметров
Для проверки расчета электрических характеристик:
 наличие всех контактов;
 правильно выбран контакт, на который подается смещение;
 правильно подано смещение;
 правильно выбраны модели ;
 соответствие контактов в программах SDE и SDevice;
Заполнена таблица 2
Выводы по работе
+

-
Таблица 2. Значение электрических характеристик в зависимости от дозы имплантации LDD
областей.
Технологические параметры
Impl_LDD, см-2
1e+19
3e+19
5e+19
7e+19
Значения электрических параметров
gm, A/В
Ubd, В
Ioff, A/В
Uth, В
9e+19
Теоретический материал.
Для расчета и визуализации электрических характеристик в среде SWB используется
следующая последовательность программ:
Sprocess
SDE
SMesh SDevice
Inspect (tecplot)
SDE - программа интерактивного создания геометрии и распределения примеси
аналитически, есть возможность создания сечения прибора при использования Sprocess что
и будет использовано в нашей лабораторной работе.
SMesh - программа для построения сетки в приборе.
SDevice - программа для расчета электрофизических характеристик устройств.
Пример проекта на основе предыдущей лабораторной работы и последовательности
описанной выше показан на рис.1.
40
Рис.1. Итоговый проект SWB для расчета электрофизических характеристик
Методика моделирования.
Для расчета электрических характеристик в SDevice необходимо составить командный файл,
который содержит следующие секции: File, Electrode, Physics, Math, Plot, Solve. Содержание
секций описано ниже в командном файле.
Командный файл для расчета в программе SDevice:
File {
* input files:
Grid= "@tdr@"
Parameter="@parameter@"
* output files:
Plot= "@tdrdat@"
Current="@plot@"
Output= "@log@"
}
Electrode {
{ Name="source" Voltage= 0.0 Resistor= 40 }
{ Name="drain" Voltage= 0.1 Resistor= 40 }
{ Name="gate" Voltage= 0.0 }
{ Name="substrate" Voltage= 0.0 }
}
Physics{
Hydrodynamic(eTemperature)
Определение входных файлов (из SDE
(SMesh)) и выходных
Инициализация контактов к областям
стока, истока, затвора, подложки
Используемые модели
гидродинамическое приближение
Модель сужения запрещенной зоны
Квантование носителей
Подвижность
41
EffectiveIntrinsicDensity( OldSlotboom )
}
Physics(Material="Silicon"){
eQuantumPotential
Mobility(
PhuMob eHighFieldSaturation(CarrierTempDrive)
hHighFieldSaturation(GradQuasiFermi)
Enormal)
Recombination( SRH( DopingDependence )
Band2Band Auger Avalanche)
}
Math {
Method=Slip
RhsMin=1e-17
Extrapolate
Derivatives
Avalderivatives
NewDiscretization
RelErrControl
Iterations=15
NotDamped=3
}
Plot {
eCurrent hCurrent Potential SpaceChargeeIonIntegral hIonIntegral MeanIonIntegral eDensity hDensity ElectricField/Vector Current eQuasiFermi hQuasiFermi Doping
SRH Auger eMobility hMobility DonorConcentration AcceptorConcentration eVelocity hVelocity
AvalancheGeneration
}
Solve {
poisson
coupled {poisson electron hole}
coupled {poisson electron hole hTemperature}
Рекомбинация
Используемые мат. методы
Информация, сохраняемая в выходных
файлах
Моделирование
Решение уравнения Пуассона
Решение уравнения Пуассона совместно с
уравнениями непрерывности
Решение уравнения Пуассона совместно с
уравнениями непрерывности с
использованием гидродинамического
приближения
Квазистационарный подъем напряжения на
затворе до 1.8В
Quasistationary (
InitialStep=0.01 MaxStep=0.1 MinStep=1e-17
Goal {name="gate" Voltage=1.8}
)
{coupled {poisson electron hole eTemperature}}
}
В работе необходимо промоделировать электрофизические характеристики такие как:
пороговое напряжение Uth, крутизну gm, пробивное напряжение Ubd и ток утечки Ioff. Для расчета
каждой характеристики необходимо выбрать модели приборного моделирования. После расчета
42
кривых в программе SDevice необходимо используя Inspect экстрагировать значения (Ubd, gm, Uth,
Ioff) и заполнить таблицу (табл.2).
Оформить отчет в соответствии с требованиями табл.1.
Контрольные вопросы:
1. Модели переноса носителей.
2. Модели подвижности.
3. Модели генерации-рекомбинации.
4. Квазистационарное моделирование.
5. Граничные условия при электрофизическом моделировании.
Литература
7. www.synopsys.com.
8. Старосельский В.И. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники: учебное
пособие, М.: Высшее образование; Юрайт-издат, 2009.
9. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Путря М.Г., Шевяков В.И. Технология, конструкции и
методы моделирования кремниевых интегральных микросхем, М.: Бином. Лаборатория знаний,
2009.
10. Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОПтранзисторов, М.: Техносфера, 2002.
Лабораторная работа 4. Приборное моделирование транзистора с плавниковой структурой
(FinFET)
Цель лабораторной работы:
1. Изучение приборного моделирование транзистора плавникового типа (FinFET).
2. Знакомство с учебной программой интерактивного создания приборов Sentaurus Structure
Editor (SDE).
3. Практическое освоение методов приборного моделирования транзисторов с размерами
менее 100нм.
По выполнении работы студенты должны знать:
1. Маршрут формирования транзистора плавникового типа (FinFET).
2. Структуру транзистора плавникового типа (FinFET).
3. Модели для моделирования транзистора плавникового типа (FinFET).
4. Особенности электрофизического моделирования FinFET транзистора.
Должны уметь:
1. Создавать структуру FinFET транзистора в программе SDE
43
2. Строить сетку с использованием SMesh в программе SDE.
3. Использовать Noffset для построения сетки.
4. Уметь работать анализировать результаты моделирования 2D и 3D структур в
программах визуализации.
5. Выбирать модели для приборного моделирования FinFET транзистора.
Порядок выполнения работы
1. Изучить описание работы, составить краткий конспект теоретической части.
2. Нарисовать эскиз 2D сечения FinFET транзистора.
3. Получить допуск к работе.
4. Ознакомиться с интерфейсом программы SDE.
5. Построить дерево экспериментов для выбранного конструктивно-технологического
параметра по заданию. Создать командные файлы для используемых программ.
6. Промоделировать созданный проект.
7. Вывести 3D и 2D сечения рассчитанной структуры.
8. Получить
зависимость
влияния
конструктивно-технологических
параметров
на
электрические параметры.
9. Оформить отчет.
Требования к отчету
Таблица 1. Контрольный список для проверки содержания отчета
Оцениваемый параметр
Название и цель лабораторной работы
Краткий конспект теоретической части
Содержание и вариант рабочего задания
Структура 2D сечения FinFET транзистора
ВАХ соответствующие заданию
Зависимость электрических параметров от конструктивно-технологических
Заполнена таблица 2
Выводы по работе
+

-
Таблица 2. Значение электрических характеристик в зависимости от концентрации примеси в
плавнике FinFET транзистора.
Технологические параметры
Nfin, см-3
5e+17
8e+17
1e+18
2e+18
Значения электрических параметров
Uth, В
Кинк (+/-)
Ubd, В
Ioff, A/В
3e+18
44
Теоретический материал.
МОП-транзисторы на структурах КНИ с тройным затвором.
МОП-транзисторы с тройным затвором представляют собой узкий и тонкий «островок»
кремниевой пленки с затвором с трех сторон. Примером реализации может служить МОПтранзистор на структуре КНИ (рис.1). Электростатическая взаимосвязь МОП-транзистора с
тройным затвором может быть улучшена путем расширения боковых участков затвора на
некоторую глубину в скрытый окисел и под область канала (прибор с Π-образным и Ω-образным
затвором). С точки зрения электростатики МОП-транзистор с Π- или Ω-образным затвором имеет
эффективное количество затворов между 3 и 4. Использование напряженного кремния,
металлического затвора и диэлектрика с высокой диэлектрической проницаемостью может еще
больше увеличить ток в приборе.
Рис.1. МОП-транзистор с тройным затвором
В многозатворном МОП-транзисторе ток равен сумме токов, протекающих вдоль всех
границ раздела. Следовательно, он равен току в однозатворном приборе, умноженному на
эквивалентное количество затворов (квадратное сечение) при условии, что подвижность
носителей одинакова вдоль всех границ раздела. Например, ток двухзатворного транзистора в два
раза больше, чем в однозатворном транзисторе с эквивалентной длиной и шириной. В
трехзатворных и вертикальных двухзатворных структурах все отдельные «плавники» имеют
одинаковую толщину и ширину. В результате, ток имеет одно фиксированное значение для
данной длины канала. Для создания больших токов используются многоплавниковые приборы.
Ток многоплавникового МОП-транзистора равен току одного плавника, умноженному на
количество «плавников».
Далее приведено сравнение тока в однозатворном планарном МОП-транзисторе с током в
многозатворном многоплавниковом МОП-транзисторе с одинаковой площадью затвора W×L
(рис.2). Пусть планарный МОП-транзистор сформирован на кремнии с ориентацией (100), а
45
поверхностная подвижность равна μtop. Также, пусть многозатворный МОП-транзистор
сформирован на кремнии с ориентацией (100) и поверхностная подвижность равна μtop.
Подвижность на боковых гранях может отличаться от μtop в зависимости от ориентации боковых
граней ((100) или (110)) и обозначается μside.
Рис.2. Топология однозатворного планарного МОП-транзистора (A) и многозатворного многоплавникового
МОП-транзистора (Б)
Полагая, что шаг плавников равен P, ток в многозатворном приборе равен:
𝐼𝐷 = 𝐼𝐷0
Θ𝜇𝑡𝑜𝑝 𝑊𝑆𝑖 + 2𝜇𝑠𝑖𝑑𝑒 𝑡𝑆𝑖
𝜇𝑡𝑜𝑝 𝑃
где IDo - ток в однозатворном планарном транзисторе, Wsi - ширина одного плавника, tsi - толщина
пленки кремния (рис.3); θ=1 в трехзатворном приборе, когда ток протекает вдоль всех граней, и
θ=0 в FinFET, когда канал формируется только на боковых гранях.
Рис.3. Поперечное сечение многозатворного многоплавникового МОП-транзистора (A), снимок плавников,
полученный с помощью сканирующего электронного микроскопа (Б)
46
Рис.4. Приведенный ток FinFET и трехзатворного МОП-транзистора толщиной 50 нм в зависимости от
шага. Wsi=pitch/2; Подвижность электронов у грани (100) равна 300 см2/В·с, а подвижность у поверхности
(110) - 150 см2/В·с. Слева - tsi=50 нм, справа - tsi=100 нм
На рис.4 показан ток в многоплавниковом трехзатворном МОП-транзисторе и в многозатворной
структуре FinFET в зависимости от шага плавников P, Wsi=P/2. Высота плавников равна либо 50 нм,
либо 100 нм. Значение тока стока показано по отношению к току однозатворного планарного
транзистора, занимающего ту же площадь на кристалле. Из этого рисунка видно, что многозатворный
транзистор может обеспечить значительно больший ток, чем однозатворный планарный МОПтранзистор, при условии, что шаг между плавниками не очень велик. На рисунке также показано
влияние ориентации боковых граней ((100) или (110)) на ток. Ток может быть увеличен путем
увеличения высоты плавника, tsi, но формирование высоких плавников усложняет технологию.
Стоит заметить, что емкость затвора возрастает с увеличением эффективного числа затворов
(ENG). В результате задержка на элементе CgVDD/ION не уменьшается при увеличении ENG.
Наоборот, она увеличивается и, следовательно, в транзисторе с окружающим затвором больше,
чем в трехзатворном приборе, а в двухзатворном больше, чем в однозатворном.
Влияние углов.
Транзисторы с тремя и четырьмя затворами, с Π- или Ω-образными затворами имеют
непланарные границы раздела кремний-подзатворный диэлектрик с углами. Давно известно, что
из-за зарядовой связи двух близлежащих затворов в углах структур КНИ может формироваться
преждевременная инверсия. В частности, может наблюдаться наличие двух пороговых
напряжений (одно обусловлено углами, а другое верхней и боковыми гранями), а также kinkэффект на подпороговой характеристике ID(VG). Наличие углов может ухудшить подпороговые
характеристики прибора. Поэтому в структурах типа FinFET на верхней части присутствует
жесткая маска. Что еще более усложняет ситуацию, это значительное влияние радиуса кривизны
47
на электрические характеристики прибора и его определяющая роль в отличии измеряемого
порогового напряжения на углах и на гранях прибора.
В классических однозатворных МОП-транзисторах на структурах КНИ угловые эффекты
являются полностью паразитными. Они не являются неотъемлемой частью функционирования
прибора и могут быть подавлены путем увеличения концентрации примеси на углах прибора. С
другой стороны, в многозатворных приборах углы являются неотъемлемой частью структуры.
Следовательно, следует понимать взаимосвязь между токами в угловых и планарных областях.
Проиллюстрировать влияние углов можно с помощью прибора с Ω-образным затвором,
показанного на рис.5. Толщина и ширина прибора равны tsi и Wsi, соответственно, а радиусы
кривизны на верхних и нижних углах обозначены rtop и rbot, соответственно. Толщина
подзатворного диэлектрика равна 2 нм, а tsi=Wsi=30 нм. Так как в качестве материала затвора
используется поликремний n+-типа, для достижения приемлемого порогового напряжения
следует использовать высокие дозы легирования (n-канальный транзистор).
На рисунке 6 показана промоделированная характеристика транзистора dgm/dVG при VDS=0,1
В для различных концентраций и при разных радиусах кривизны верхних и нижних углов (1 или 5
нм). Характеристика dgm/dVG использовалась многими исследователями для определения
различных пороговых напряжений одно- и двухзатворных транзисторов на структуре КНИ [111114]. Максимумы на кривой dgm/dVG соответствуют образованию канала в приборе (т.е.
соответствуют пороговому напряжению).
Рис.5. Поперечное сечение МОП-транзистора с Ω-образным затвором: rtop=rbot (A) rtop≠rbot (Б)
Если радиус кривизны углов равен 1 нм, при минимальной концентрации примеси данная
характеристика имеет один максимум, что означает одновременное возникновение канала в углах
и на гранях. Приборы с большей степенью легирования области каналов демонстрируют два
максимума, первый из которых соответствует инверсии верхних углов, а второй - формированию
канала на верхней и боковых гранях.
48
A - rtop=rbot=1 нм
Б - rtop=rbot=5 нм.
Рис.6. dgm/dVG в МОП-транзисторе с Ω-образным затвором (рис.5).
Затвор - поликремний n+-типа
При радиусе кривизны углов 5 нм наблюдается один пик для любой степени легирования, что
означает подавление эффекта преждевременной угловой инверсии. В этом случае все приборы имеют
оптимальный наклон подпороговой характеристики (60 мВ/дек) в широком диапазоне подпороговых
токов. Влияние углов может быть минимизировано посредством низкой степени легирования области
канала или путем формирования углов с достаточно большим радиусом кривизны.
Квантовые эффекты и эффект инверсии в объеме.
Толщина и (или) ширина многозатворных МОП-транзисторов достигает значений менее
10 нм. При этих условиях электроны в канале (например в n-канальном транзисторе) формируют
двумерный электронный газ (2DEG), если рассматривается двухзатворный прибор, и одномерный
электронный газ (1DEG), если рассматривается МОП-транзистор с тремя или четырьмя затворами.
Рассмотрим двухзатворный транзистор, сформированный на тонкой кремниевой пленке.
Используя систему координат, представленную на рис.6, при толщине пленки tsi, электроны могут
свободно перемещаться в направлении x и z, но они ограничены по оси y. В тонких и узких
приборах с тремя или четырьмя затворами электроны могут перемещаться только по оси x и
ограничены по осям y и z. Это приводит к формированию энергетических подзон и к
распределениям
электронов
в
кремниевой
пленке,
значительно
отличающимся
от
предсказываемых классической теорией. В частности, инверсные слои не обязательно
локализованы у поверхности кремниевой пленки, а могут находиться внутри пленки, что приводит
к объемной инверсии. Ограничение подвижности электронов также является причиной новой и
непрогнозируемой ранее подвижности и пороговых характеристик.
49
Методика моделирования.
В данной работе в среде SWB используется следующая последовательность программ:
SDE
SMesh SDevice
Inspect (tecplot)
Пример проекта показан на рис.7.
Рис.7. Итоговый проект в среде SWB для расчета FinFET транзистора
Cтруктуры FinFET транзистора формируется в программе SDE, распределения примеси
задаются аналитически. SDE использует язык Sheme. Пример структуры FinFET транзистора
созданного в SDE показан на рис.8.
50
Рис.8.
В
лабораторной
работе
студенты
должны
исследовать
влияние
конструктивно-
технологических особенностей FinFET транзистора на его электрические характеристики (табл.3).
Таблица 3. Варьируемые конструктивно-технологические и электрические параметры.
Конструктивно-технологические параметры
Толщина плавника (Tfin)
Ширина плавника (Wfin)
Длина плавника (Lfin)
Концентрация в плавнике (Nfin)
Радиус углов плавника (Rfin)
Для
расчета
каждой
Электрические параметры
Пороговое напряжение (Uth)
Проявление кинк эффекта (первая (gm) и вторая
производная Id(Vg)
Пробивное напряжение (Ubd)
Ток утечки (Ioff)
характеристики
необходимо
выбрать
модели
приборного
моделирования. После расчета кривых в программе SDevice необходимо используя Inspect
экстрагировать значения (Ubd, Uth, Ioff) и заполнить таблицу (табл.2).
Оформить отчет в соответствии с табл.1.
51
Лабораторная работа 5. Приборное моделирование запоминающей ячейки
Цель лабораторной работы:
1. Изучение приборного моделирования запоминающей ячейки на основе n-МОПтранзистора с проектными нормами 90нм.
2. Продолжение работы с учебной программой интерактивного создания приборов Sentaurus
Structure Editor (SDE).
3. Практическое освоение методов приборного моделирования запоминающей ячейки.
По выполнении работы студенты должны знать:
1. Маршрут формирования запоминающей ячейки на основе n-МОП-транзистора с
проектными нормами 90нм.
2. Структуру запоминающей ячейки на основе n-МОП-транзистора с проектными
нормами 90 нм.
3. Модели, используемые для моделирования запоминающей ячейки на основе n-МОПтранзистора.
4. Особенности электрофизического моделирования запоминающей ячейки на основе nМОП-транзистора.
Должны уметь:
1. Создавать структуру запоминающей ячейки на основе n-МОП-транзистора в программе
SDE
2. Строить сетку с использованием SMesh в программе SDE.
3. Уметь анализировать результаты моделирования 2D и 3D структур в программах
визуализации.
4. Выбирать модели для приборного моделирования запоминающей ячейки на основе nМОП-транзистора.
Порядок выполнения работы
1. Изучить описание работы, составить краткий конспект теоретической части.
2. Нарисовать эскиз 2D сечения запоминающей ячейки на основе n-МОП-транзистора.
3. Получить допуск к работе.
4. Ознакомиться с интерфейсом программы SDE.
5. Построить дерево экспериментов для выбранного конструктивно-технологического
параметра по заданию. Создать командные файлы для используемых программ.
6. Промоделировать созданный проект.
52
7. Вывести 3D и 2D сечения рассчитанной структуры.
8. Получить
зависимость
влияния
конструктивно-технологических
параметров
на
электрические параметры.
9. Оформить отчет.
Требования к отчету
Таблица 1. Контрольный список для проверки содержания отчета
Оцениваемый параметр
Название и цель лабораторной работы
Краткий конспект теоретической части
Содержание и вариант рабочего задания
Структура 2D сечения запоминающей ячейки на основе n-МОП-транзистора
ВАХ соответствующие заданию
Зависимость электрических параметров от конструктивно-технологических
Заполнена таблица 2
Выводы по работе
+

-
Таблица 2. Значение порогового напряжения и ширины окна памяти от времени
программирования МОНОП-ячейки.
Технологические параметры
Tpr, мс
1
5
10
20
Значения электрических параметров
Uth, В
ΔUth
100
Теоретический материал.
Из-за специфических свойств нитрида кремния, он применяется в ПЗУ. Особенно
перспективно его применение в энергонезависимых устройствах, сохраняющих информацию при
отключении питания. При этом к слою нитрида кремния предъявляются достаточно жесткие
требования.
Необходимые условия для применения в ЭСРПЗУ, это наличие избыточного кремния в слоях
нитрида кремния. Хотя природа и роль различных связей до конца не изучены, предполагается,
что именно кремний (в связанном или несвязанном виде) обеспечивает захват носителей. В
некоторых источниках рассматривается возможность применения в ПЗУ нитрида кремния,
содержащего связи кремний - кислород.
53
В настоящее время широко применяются два типа структур: МОНОП - ЭСРПЗУ и ЭППЗУ с
плавающим затвором. Эти два типа структур различаются, прежде всего, по способу хранения
информации. В МНОП - ЭСРПЗУ запоминающим элементом является МОНОП - элемент, где
положительный или отрицательный заряд храниться на глубоких ловушках в нитриде кремния
вблизи границы с оксидом кремния. Захват носителей происходит под действием приложенного к
затвору напряжения, что создает сильное поле. Под воздействием поля электроны инжектируются
через слой оксида кремния в нитрид кремния. В случае туннельно - тонкого оксида кремния (не
более 30А), запись и стирание происходит импульсами разной полярности.
В ЭППЗУ с плавающим затвором слой нитрида кремния применяется в качестве барьера,
предотвращающего растекание заряда с плавающего затвора. Слой поликремния служит «вторым
» затвором, окруженным нитридом кремния.
Срок хранения информации в обеих структурах находится на одном уровне, но элемент
памяти на основе плавающего затвора имеет ряд недостатков.
Данный элемент сложнее технически исполнить. В случае наличия дефектов весь заряд
стекает с затвора. Кроме того, такие структуры чувствительны к ионизирующему излучению.
Для формирования слоев в элементах памяти можно использовать метод получения в РПД из
тетрохлорида и аммика. В этом методе можно получать слои нитрида кремния, обеспечивающие
следующие параметры МОНОП - транзистора: время хранения tхр>10 лет при нормальной и
4
5
повышенной температуре, N цикл.  10  10 , tзап. от 10 до 100 мс.
Как уже упоминалось выше, возможно применение слоев нитрида кремния, содержащих
связи с кислородом. В таких пленках уменьшается скорость стекания заряда (электронов и дырок),
увеличивается циклическая стойкость структуры МОНОП.
Чтобы МОНОП-структура отвечала всем требованиям, необходимым для работы элемента
памяти необходимо отработать процесс получения нитрида кремния.
Естественно, недостаточно только учитывать влияние слоя нитрида кремния, нужно учесть и
другие параметры, например качество слоя оксида кремния и так далее.
Пленка оксида кремния служит для создания дополнительного барьера, разделяющего
кремний и нитрид кремния, и толщина этой пленки сильно влияет на перенос заряда. Увеличение
толщины приводит к уменьшению накопленного заряда и увеличению времени хранения, и,
наоборот, при уменьшении толщины растет заряд и уменьшается время хранения. Для
обеспечения помехоустойчивости и надежности работы МОНОП-элемента памяти следует
54
повышать значения этих двух параметров. Ввиду противоположного влияния толщины пленки
оксида кремния, ее значение должно иметь строго определенное значение.
Получение тонкой пленки оксида кремния является достаточно сложной технологической
задачей, кроме того, последующие высокотемпературные операции, в том числе и осаждение
нитрида кремния, может вызвать неконтролируемое изменение толщины, и как следствие, уход от
заданного времени хранения и величины заряда.
Разделить влияние пленки оксида и нитрида кремния на накопление заряда в МНОПэлементах памяти важно не только с точки зрения технологии изготовления МОНОП-структур но
и для направленного изменения запоминающих свойств.
Параметры пленок оксида и нитрида кремния оказывают влияние на процесс накопления
заряда в МОНОП - элементах памяти.
Накопление заряда под действием внешнего напряжения определяется соотношением токов
через оксид и нитрид кремния, которое обычно изменяется по мере накопления заряда в пленке
нитрида кремния.
Анализ различных участков кинетических зависимостей позволяет получить информацию о
некоторых характеристиках пленок в сформированной МОНОП-структуре.
В качестве параметра, характеризующего туннельно-тонкую пленку оксида, обычно
используется ее толщина. Однако ее значение, определенное сразу после выращивания, как
правило, изменяется в последующем процессе осаждения пленки нитрида кремния. В качестве
обобщенного параметра, характеризующего потенциальный барьер в сформированной МОНОПструктуре, можно использовать плотность туннельного тока при фиксированном значении
приложенного напряжения, которая зависит от высоты энергетических барьеров на границах
раздела кремний - оксид, оксид - нитрид кремния, эффективных масс носителей заряда и может
быть определенна из зависимости накопления заряда.
Возможность экспериментального определения значений тока позволяет выбрать способы
формирования МОНОП-структуры с наилучшими запоминающими свойствами, а также связать
случаи плохого накопления с неконтролируемым изменением характеристик тонкой пленки
оксида при осаждении нитрида кремния.
Пользуясь зависимостью тока от толщины окисла, отмечают диапазон значений тока,
соответствующий годным МОНОП-структурам. Если значение не укладывается в заданный
диапазон, то это значит, что отклонение характеристик вызвано изменением параметров оксида.
Толщина окисла кремния влияет и на процесс деполяризации (растекания заряда).
55
Из данных можно сделать вывод о том, что основным механизмом деполяризации является
туннелирование из ловушек через оксид кремния в кремний. Если оксид кремния не туннельнотонкий, то деполяризация осуществляется за счет утечки заряда через затвор.
Из этого можно найти некоторые параметры пленки нитрида кремния в сформированной
МОНОП - структуре и выделить их влияние на кинетику накопления заряда.
Свойства
пленок
определяются
методом
получения.
От
соотношения
реагентов,
используемых в процессе, зависят плотности захваченного заряда, коэффициент преломления,
скорость травления в травителях, вольт - амперные характеристики и т.д., т.е. практически все
важнейшие характеристики нитрида кремния, а значит и МОНОП - транзистора. В то же время,
эти же параметры зависят и от температуры синтеза, от режимов термообработки и других
технологических факторов. Для разных процессов существуют свои зависимости, и зачастую
сложно выделить влияние того или иного фактора на свойства нитрида кремния.
Методика моделирования.
В данной работе в среде SWB используется следующая последовательность программ:
SDE
SMesh
SDevice
Inspect (tecplot)
Пример проекта показан на рис.1.
56
Рис.1. Итоговый проект в среде SWB для расчета FinFET транзистора
Cтруктуры МОНОП-транзистора формируется в программе SDE, распределения примеси
задаются аналитически. Пример структуры МОНОП-транзистора созданного в SDE показан на рис.2.
Рис.2. Структура МОНОП-транзистора
57
В
лабораторной
работе
необходимо
исследовать
влияние
входных
параметров
(конструктивно-технологических параметров МОНОП-транзистора с проектными нормами 90 нм,
параметров приложенного напряжения на затворе и времени хранения заряда (t хр)) на пороговое
напряжение (Uth) транзистора.
Конструктивно-технологические параметры:
 Толщина туннельного оксида (Ttun)
 Толщина нитрида (Tsn)
 Толщина блокирующего оксида (Tblock)
 Концентрация в подложке (Nsub)
 Радиус углов плавника (Rfin)
Параметры приложенного напряжения на затворе:
 Число циклов перезаписи
 Напряжение программирования (Upr)
 Напряжение стирания (Uer)
 Время программирования (tpr)
 Время стирания (ter)
Построить зависимости порогового напряжения от выше перечисленных параметров. Показать,
как изменяется окно памяти МОНОП-элемента (ΔUth). Заполнить табл.1. Вывести зависимость заряда
в нитриде от времени перезаписи (число циклов), от времени хранения, а также проходные ВАХ для
двух состояний памяти. На рис.3-5 представлены зависимости необходимые для отчета.
58
Рис.3. Зависимость захваченных электронов и дырок и полного пространственного заряда в нитриде от
времени в течении циклов перезаписи, изменение приложенного напряжения на затворе от времени в
течении циклов перезаписи
Рис.4. Зависимость тока стока от напряжения на затворе при двух состояниях памяти
59
Рис.5. Зависимость захваченных электронов и дырок от времени (tхр=10лет)
Контрольные вопросы для тестов и зачета
1. Каковы цели и задачи приборно-технологического моделирования? Описать типовую
последовательность моделирования.
2. Описать структуру пакета Sentaurus и назначение его основных модулей.
3. Что представляет собой концепция «виртуальной фабрики»?
4. Какова последовательность моделирования технологии? Какие данные необходимы и в
каком виде они задаются?
5. Какова последовательность моделирования приборов? Какие данные необходимы и в
каком виде они задаются?
6. Назовите основные технологические процессы КМОП-технологии.
7. Опишите подходы и модели, используемые для моделирования имплантации (диффузии,
эпитаксии, окисления, травления, осаждения).
8. Что влияет на выбор моделей при моделировании имплантации?
9. Опишите граничные условия при моделировании имплантации и условия их применения.
10. Какие факторы, присущие реальному оборудованию, влияют на точность моделирования
имплантации (не могут быть учтены)?
60
11. Какие эффекты, связанные с диффузией, не позволяет учесть программа Sprocess?
12. Опишите модели диффузии и области их применения.
13. Опишите граничные условия при моделировании диффузии и условия их применения.
14. Опишите процесс моделирования окисления. Какие модели используются для
моделирования этого процесса?
15. Что такое кластеризация дефектов? Назовите типы кластеров дефектов. На что они
влияют?
16. Опишите основные модели кластеризации примеси и дефектов.
17. Опишите структуру файла для приборного моделирования.
18. Назовите основные модели переноса заряда в полупроводнике. Укажите диапазоны их
применимости.
19. Опишите граничные условия при приборном моделировании.
20. Назовите модели подвижности, используемые при приборном моделировании. Какие
эффекты эти модели учитывают, а какие нет?
21. Назовите основные механизмы возникновения токов утечек в субмикронных транзисторах.
22. В чем преимущества и недостатки нанопроволочных и «плавниковых» транзисторных
структур по сравнению с планарными?
23. Какие существуют способы подавления kink-эффекта в «плавниковых» структурах?
24. Что такое калибровка? Зачем она нужна?
25. Опишите последовательность калибровки.
26. Что такое Advanced Calibration? Как с помощью этого инструмента производится
настройка моделей?
27. Опишите последовательность калибровки имплантации.
28. Опишите последовательность калибровки процесса диффузии.
29. Опишите процесс калибровки на основе имеющейся ВФХ.
30. Какая точность и в каком диапазоне может быть достигнута после калибровки?
(качественно, указать ограничения).
61
Задания для самостоятельной работы студентов по курсу «Методы приборнотехнологического моделирования для разработки приборов и устройств наноэлектроники
с технологическими нормами до 90 нм»
Основные виды СРС по курсу:
1. Предварительные расчеты перед лабораторными работами, подготовка отчетных форм 2 часа на каждую лабораторную работу. По результатам расчета дается допуск к выполнению работы.
2. Анализ полученных данных по результатам выполнения лабораторной работы,
заполнение отчета для последующей защиты - 2 часа на каждую лабораторную работу.
3. Сквозное задание: разработка файла калибровки в соответствии со своим вариантом. Все
слушатели знакомятся с разными структурами в рамках лабораторных работ, но помимо этого
каждому из них выдается задание на разработку методики калибровки какого-то конкретного
устройства.
Подготовка к лабораторным работам «Технологическое моделирование КМОП - маршрута с
длиной канала 90 нм с использованием среды SWB-Ligament. Создание структуры проекта» и
«Базовый маршрут формирования КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм»
Задания:
1. Предварительный анализ маршрута изготовления КМОП-транзисторов с проектными
нормами 90 нм, формирование КМОП в одном процессе.
2. Выбор граничных условий для моделирования двумерной структуры.
3. Оценка режимов имплантаций, энергия, доза (карманов, LDD-областей, pocketобластей и т.п.)
4. Анализ файла калибровки
Подготовка к лабораторной работе «Приборное моделирование КМОП-транзисторов с
проектными нормами 90 нм»
1. Анализ эффектов в КМОП-транзисторах при измерении характеристик (подаче смещения).
2. Выбор моделей для расчета электрических параметров (порогового напряжения,
пробивного напряжения, тока утечки).
3. Квазистационарный и временной анализы.
62
Подготовка к лабораторной работе «Приборное моделирование транзистора с плавниковой
структурой (FinFET).»
1. Анализ литературных источников.
2. Специфика формирования структуры FinFET.
3. Эффекты в FinFET (приборное моделирование).
Подготовка к лабораторной работе «Приборное моделирование запоминающей ячейки»
1. Анализ литературный источников.
2. Виды памяти.
3. Конструктивное исполнение ячеек памяти.
4. Схемы выборки ячеек памяти.
5. Достоинства и недостатки.
6. Сравнительные анализ характеристик памяти (время записи, время стирания, количество
циклов перезаписи, требуемое питание в процессах записи и стирания, радиационная стойкость).
Задание на семестр:
На основе файла калибровки фирмы Synopsys, разработать свой файл который будет
учитывать следующие эффекты:
1. Моделируемые структуры:
a. КМОП,
b. n-МОП,
c. p-МОП
2. Выбор граничных условий с учетом формирования структуры. Учесть, если структура
считается целиком или половина.
a. Точечные дефекты,
b. Эффекты перераспределения примеси на границе раздела оксид-кремний (сегрегация).
Выбор моделей и параметров, обоснование.
c. Граничные условия для различных границ раздела (оксид-кремний, оксид-газ, газкремний).
3. Модели кластеризации,
4. Выбор моделей и параметров моделей процессов переноса (моделей диффузии).
5. Эффекты временно ускоренной диффузии (TED), диффузии ускоренной окислением
(OED),
63
6. Если требуется, то установить отдельно параметры определенных моделей специфичных
для конкретной примеси (бор, фосфор, индий, мышьяк и прочее).
7. Выбор моделей имплантации, варьирование параметров отвечающих за концентрацию
точечных дефектов (после легирования).
Файл разбить на разделы по аналогии с файлом калибровки Synopsys:
1. Базовые модели;
2. Постоянные параметры;
3. Начальные условия после операции ионного легирования;
4. Comprehensive and slow models (обосновать).
Отчет должен содержать:
 Моделируемая структура,
 Особенности моделирования (общие),
 Калибровка по заданию (файл калибровки по умолчанию и после изменения параметров),
 Результаты по умолчанию и после калибровки,
 Выводы, обоснование.
64