趙怡然 劉歡 王健

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

關鍵詞：集成電路 SUPREM-III 擴散工藝模擬

1.引言

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

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

2.擴散工藝模擬軟件

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

3.SUPREM軟件在擴散工藝中的應用

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

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

4.結(jié)語

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

參考文獻：

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