eng
Выпуск #2/2020
М.Г.Мустафаев, Д.Г.Мустафаева, Г.А.Мустафаев
Элементно-технологическая и конструктивная интеграции при создании микроэлектронных приборных структур
Элементно-технологическая и конструктивная интеграции при создании микроэлектронных приборных структур
Просмотры: 2685
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.2.108.112
При изготовлении микроэлектронных приборных структур (МПС) с субмикронными размерами усиливается связь между их параметрами и технологией изготовления. Физико-технологическое моделирование позволяет прогнозировать характеристики МПС и устанавливать корреляции технологических и электрических параметров элементов, оптимально их проектировать.
При изготовлении микроэлектронных приборных структур (МПС) с субмикронными размерами усиливается связь между их параметрами и технологией изготовления. Физико-технологическое моделирование позволяет прогнозировать характеристики МПС и устанавливать корреляции технологических и электрических параметров элементов, оптимально их проектировать.
Теги: correlation технология integration interconnects modeling parameter structure technology интеграция корреляция межсоединения моделирование параметр структура
ЭЛЕМЕНТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ И КОНСТРУКТИВНАЯ ИНТЕГРАЦИИ ПРИ СОЗДАНИИ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ПРИБОРНЫХ СТРУКТУР
ELEMENT-TECHNOLOGICAL AND CONSTRUCTIVE INTEGRATION WHEN CREATING MICROELECTRONIC INSTRUMENT STRUCTURES
М.Г.Мустафаев*, к.т.н., (ORCID: 0000-0002-4250-7972), Д.Г.Мустафаева*, к.т.н., доцент, (ORCID: 0000-0002- 1694-1230),
Г.А.Мустафаев*, д.т.н., проф., (ORCID:0000-0002-3407-3596) / dzhamilya79@yandex.ru
M.G.Mustafaev*, Cand. of Sc. (Technical), (ORCID: 0000-0002-4250-7972), D.G.Mustafaeva*, Cand. of Sc. (Technical), Docent, (ORCID: 0000-0002-1694-1230), G.A.Mustafaev*, Doctor of Sc. (Technical), Prof., (ORCID:0000-0002-3407-3596)
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.2.108.112
Получено: 27.01.2020 г.
В технологическом процессе изготовления микроэлектронных приборных структур, особенно при производстве с субмикронными минимальными размерами, усиливается взаимосвязь между параметрами приборных структур и технологией их изготовления. При уменьшении размеров элементов приборных структур определение параметров профиля примесей и их электрических параметров, установлении обратной связи между характеристиками прибора и технологией его изготовления приобретает преобладающее значение. Показано, что физико-технологическое моделирование позволяет прогнозировать характеристики микроэлектронных приборных структур и устанавливать корреляции технологических и электрических параметров элементов, возможность их оптимального проектирования. Моделирование технологии изготовления приборных структур обеспечивает имитации поведения элементов интегральной электроники в рабочих условиях и расчет их электрических характеристик и параметров, позволяет снизить время проектирования приборов и одновременно обуславливает вероятность оптимизации режимов технологии, геометрических размеров, конструкций элементов интегральной электроники, достижения оптимальных для данного уровня технологии быстродействия и степени интеграции. Интеграция методов физико-технологического проектирования субмикронных тонкослойных приборных структур обеспечивает управление технологическим процессом. Результаты моделирования технологического процесса вместе со значениями электрических режимов представляют собой исходные данные для моделирования приборных структур, которые позволяют рассчитать их важнейшие электрофизические и электрические характеристики.
In the technological process of manufacturing microelectronic device structures, especially in production with submicron minimum dimensions, the relationship between the parameters of device structures and the technology for their manufacture is strengthened. With a decrease in the size of the elements of the instrument structures, the determination of the profile parameters of impurities and their electrical parameters, the establishment of feedback between the characteristics of the device and its manufacturing technology becomes prevailing. It is shown that physical and technological modeling allows predicting the characteristics of microelectronic device structures and establishing correlations of technological and electrical parameters of elements, the possibility of their optimal design. Modeling the technology for manufacturing instrument structures provides simulations of the behavior of integrated electronics elements under operating conditions and the calculation of their electrical characteristics and parameters, reduces the design time of devices, and at the same time determines the likelihood of optimizing technology modes, geometric dimensions, designs of elements of integrated electronics, and achieving optimal technologies for a given level of technology speed and degree of integration. The integration of methods of physical and technological design of submicron thin-layer instrument structures provides process control. The simulation results of the technological process together with the values of the electrical modes are the initial data for the simulation of instrument structures, which allow us to calculate their most important electrophysical and electrical characteristics.
ВВЕДЕНИЕ
Существующие ограничения схемно- и системотехнического проектирования при создании элементов интегральной электроники, которые существенно влияют на основы технологии, все больше определяются металлизированными межсоединениями [1, 2]. Технологическое оборудование, применяемое в технологии интегральной электроники, находится в тесной связи с достижениями в технологии металлизации. Одной из характерных особенностей развития больших элементов интегральной электроники, в частности логических матричного типа, стало возрастание роли межсоединений элементов.
Конструктивно-технологическая интеграция при создании микроэлектронных приборных структур. Элементы интегральной электроники рассматривают как совокупность активных элементов, взаимодействующих через межсоединения (систему сигнальных проводников). Активный элемент является основной составной частью элементов интегральной электроники. Связь между активным элементом – транзисторной структурой и технологией его изготовления – является сущностью разработок с субмикронными размерами, ориентированных на достижение сверхбыстродействия и степени интеграции элементно-технологической и конструктивной базы.
Моделирование элементов интегральной электроники рассматривают как средство для выявления распределения и контроля их выходных электрических параметров, когда вследствие технологических отклонений, присущих для субмикронных приборных структур, на передний план выходит контроль абсолютного значения статистического разброса параметров, определяющих быстродействие и качество исполнения структуры [3–5]. При физико-технологическом моделировании и проектировании элементов необходимо учитывать ряд аспектов, обусловленных:
При разработке приборных структур и элементов интегральной электроники необходимо знать физическое распределение примесей (технологическое моделирование) и учесть влияние профилей примесей на электрические характеристики прибора (физико-технологическое моделирование). Моделирование технологий изготовления приборных структур обеспечивает имитацию поведения элементов интегральной электроники в рабочих условиях и расчет их электрических характеристик и параметров. Оно позволяет снизить время проектирования приборов, и одновременно увеличить вероятность оптимизации режимов технологии, геометрических размеров, конструкций элементов интегральной электроники, достигать оптимальных для данного уровня технологии быстродействия и степени интеграции.
Измерение электрических и электрофизических параметров структур трудоемко и характеризуется значительной погрешностью. В этой связи использование методов физико-технологического моделирования для идентификации электрических параметров приборных структур в установлении обратной связи между характеристиками прибора и технологией его изготовления является оптимальным.
Применение моделирования технологии и приборных структур при изготовлении элементов интегральной электроники обеспечивает: точность, скорость, системную интегрируемость и сервисные возможности. Точное определение параметров профиля примесей и электрических параметров приборных структур приобретает доминирующее значение по мере уменьшения размеров элементов.
Применение методов физико-технологического моделирования для субмикронных элементов интегральной электроники – определение и установление физических ограничений и пределов, критических функциональных характеристик и параметров для проектирования и изготовления приборных структур.
Физико-технологическое моделирование позволяет исследовать допустимые отклонения в технологии и выявить доминирующие факторы, которые могут влиять на процесс изготовления элементов интегральной электроники и выхода годных. Возможно также использование технологических моделей в качестве эффективных контроллеров технологического оборудования и для проведения моделирования в реальном масштабе времени на средствах вычислительной техники, используемых при управлении технологическим процессом.
Необходимость управления технологическим процессом требует интеграции методов физико-технологического проектирования субмикронных тонкослойных приборных структур. На системном уровне при высокой степени интеграции необходимо моделирование технологии и приборных структур.
При моделировании технологий учитываются аспекты изготовления элементов интегральной электроники. Результаты моделирования технологического процесса вместе со значениями электрических режимов, электрофизических констант и т.д. представляют собой исходные данные для моделирования приборных структур, которые рассчитывают их важнейшие электрофизические и электрические характеристики.
Таким образом, многоуровневое моделирование элементов интегральной электроники позволяет точно прогнозировать их характеристики. Все это обуславливает эффективное управление и установление корреляций технологических и электрических параметров элементов и приборов, возможность оптимального проектирования элементов интегральной электроники.
В технологическом процессе изготовления элементов, особенно при производстве с субмикронными минимальными размерами, усиливается взаимосвязь между параметрами приборных структур и технологией их изготовления. Физико-технологическое моделирование в разработке перспективной элементно-технологической и конструктивной базы становится злободневной.
Для успешной реализации физико-технологического моделирования необходимо использование современной аппаратуры, позволяющей измерять различные структурные и электрофизические параметры полупроводниковых материалов: вторично-ионные масс-спектрометры, сканирующие электронные микроскопы и т.д. В большей степени это относится к моделированию технологических процессов, где без надежной метрики невозможны создание новых и модификация практически используемых моделей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В технологическом процессе изготовления приборных структур с субмикронными размерами усиливается взаимосвязь между параметрами приборных структур и технологией их изготовления. Многоуровневое моделирование элементов интегральной электроники позволяет прогнозировать их характеристики, эффективное управление и установление корреляций технологических и электрических параметров элементов, возможность их оптимального проектирования.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Мустафаев М.Г., Мустафаева Д.Г., Мустафаев Г.А. Формирование многоуровневой системы межсоединений и повышение воспроизводимости процесса при создании элементов интегральной электроники // Наноиндустрия. 2019. Т. 12. № 6. С. 38–41.
Мустафаева Д.Г., Мустафаев Г.А. Воспроизводимость и стабильность технологии и параметров структур микроэлектронных приборов // Наноиндустрия. 2019. Т. 12. № 5. С. 56–59.
Петров М.Н., Гудков Г.В. Моделирование компонентов и элементов интегральных схем. – М.: Лань, 2011, 464 с.
Бубенников А.Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем. – М.: Высшая школа. 1989. 320 с.
Мустафаев М.Г., Мустафаева Д.Г. Моделирование и алгоритмизация неравновесных процессов при создании микроэлектронных приборных структур // Нано- и микросистемная техника. 2016. Т. 18. № 6. С. 346–356.
ELEMENT-TECHNOLOGICAL AND CONSTRUCTIVE INTEGRATION WHEN CREATING MICROELECTRONIC INSTRUMENT STRUCTURES
М.Г.Мустафаев*, к.т.н., (ORCID: 0000-0002-4250-7972), Д.Г.Мустафаева*, к.т.н., доцент, (ORCID: 0000-0002- 1694-1230),
Г.А.Мустафаев*, д.т.н., проф., (ORCID:0000-0002-3407-3596) / dzhamilya79@yandex.ru
M.G.Mustafaev*, Cand. of Sc. (Technical), (ORCID: 0000-0002-4250-7972), D.G.Mustafaeva*, Cand. of Sc. (Technical), Docent, (ORCID: 0000-0002-1694-1230), G.A.Mustafaev*, Doctor of Sc. (Technical), Prof., (ORCID:0000-0002-3407-3596)
DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.2.108.112
Получено: 27.01.2020 г.
В технологическом процессе изготовления микроэлектронных приборных структур, особенно при производстве с субмикронными минимальными размерами, усиливается взаимосвязь между параметрами приборных структур и технологией их изготовления. При уменьшении размеров элементов приборных структур определение параметров профиля примесей и их электрических параметров, установлении обратной связи между характеристиками прибора и технологией его изготовления приобретает преобладающее значение. Показано, что физико-технологическое моделирование позволяет прогнозировать характеристики микроэлектронных приборных структур и устанавливать корреляции технологических и электрических параметров элементов, возможность их оптимального проектирования. Моделирование технологии изготовления приборных структур обеспечивает имитации поведения элементов интегральной электроники в рабочих условиях и расчет их электрических характеристик и параметров, позволяет снизить время проектирования приборов и одновременно обуславливает вероятность оптимизации режимов технологии, геометрических размеров, конструкций элементов интегральной электроники, достижения оптимальных для данного уровня технологии быстродействия и степени интеграции. Интеграция методов физико-технологического проектирования субмикронных тонкослойных приборных структур обеспечивает управление технологическим процессом. Результаты моделирования технологического процесса вместе со значениями электрических режимов представляют собой исходные данные для моделирования приборных структур, которые позволяют рассчитать их важнейшие электрофизические и электрические характеристики.
In the technological process of manufacturing microelectronic device structures, especially in production with submicron minimum dimensions, the relationship between the parameters of device structures and the technology for their manufacture is strengthened. With a decrease in the size of the elements of the instrument structures, the determination of the profile parameters of impurities and their electrical parameters, the establishment of feedback between the characteristics of the device and its manufacturing technology becomes prevailing. It is shown that physical and technological modeling allows predicting the characteristics of microelectronic device structures and establishing correlations of technological and electrical parameters of elements, the possibility of their optimal design. Modeling the technology for manufacturing instrument structures provides simulations of the behavior of integrated electronics elements under operating conditions and the calculation of their electrical characteristics and parameters, reduces the design time of devices, and at the same time determines the likelihood of optimizing technology modes, geometric dimensions, designs of elements of integrated electronics, and achieving optimal technologies for a given level of technology speed and degree of integration. The integration of methods of physical and technological design of submicron thin-layer instrument structures provides process control. The simulation results of the technological process together with the values of the electrical modes are the initial data for the simulation of instrument structures, which allow us to calculate their most important electrophysical and electrical characteristics.
ВВЕДЕНИЕ
Существующие ограничения схемно- и системотехнического проектирования при создании элементов интегральной электроники, которые существенно влияют на основы технологии, все больше определяются металлизированными межсоединениями [1, 2]. Технологическое оборудование, применяемое в технологии интегральной электроники, находится в тесной связи с достижениями в технологии металлизации. Одной из характерных особенностей развития больших элементов интегральной электроники, в частности логических матричного типа, стало возрастание роли межсоединений элементов.
Конструктивно-технологическая интеграция при создании микроэлектронных приборных структур. Элементы интегральной электроники рассматривают как совокупность активных элементов, взаимодействующих через межсоединения (систему сигнальных проводников). Активный элемент является основной составной частью элементов интегральной электроники. Связь между активным элементом – транзисторной структурой и технологией его изготовления – является сущностью разработок с субмикронными размерами, ориентированных на достижение сверхбыстродействия и степени интеграции элементно-технологической и конструктивной базы.
Моделирование элементов интегральной электроники рассматривают как средство для выявления распределения и контроля их выходных электрических параметров, когда вследствие технологических отклонений, присущих для субмикронных приборных структур, на передний план выходит контроль абсолютного значения статистического разброса параметров, определяющих быстродействие и качество исполнения структуры [3–5]. При физико-технологическом моделировании и проектировании элементов необходимо учитывать ряд аспектов, обусловленных:
- физическими ограничениями;
- альтернативами проектных решений;
- оптимизацией технологического процесса.
При разработке приборных структур и элементов интегральной электроники необходимо знать физическое распределение примесей (технологическое моделирование) и учесть влияние профилей примесей на электрические характеристики прибора (физико-технологическое моделирование). Моделирование технологий изготовления приборных структур обеспечивает имитацию поведения элементов интегральной электроники в рабочих условиях и расчет их электрических характеристик и параметров. Оно позволяет снизить время проектирования приборов, и одновременно увеличить вероятность оптимизации режимов технологии, геометрических размеров, конструкций элементов интегральной электроники, достигать оптимальных для данного уровня технологии быстродействия и степени интеграции.
Измерение электрических и электрофизических параметров структур трудоемко и характеризуется значительной погрешностью. В этой связи использование методов физико-технологического моделирования для идентификации электрических параметров приборных структур в установлении обратной связи между характеристиками прибора и технологией его изготовления является оптимальным.
Применение моделирования технологии и приборных структур при изготовлении элементов интегральной электроники обеспечивает: точность, скорость, системную интегрируемость и сервисные возможности. Точное определение параметров профиля примесей и электрических параметров приборных структур приобретает доминирующее значение по мере уменьшения размеров элементов.
Применение методов физико-технологического моделирования для субмикронных элементов интегральной электроники – определение и установление физических ограничений и пределов, критических функциональных характеристик и параметров для проектирования и изготовления приборных структур.
Физико-технологическое моделирование позволяет исследовать допустимые отклонения в технологии и выявить доминирующие факторы, которые могут влиять на процесс изготовления элементов интегральной электроники и выхода годных. Возможно также использование технологических моделей в качестве эффективных контроллеров технологического оборудования и для проведения моделирования в реальном масштабе времени на средствах вычислительной техники, используемых при управлении технологическим процессом.
Необходимость управления технологическим процессом требует интеграции методов физико-технологического проектирования субмикронных тонкослойных приборных структур. На системном уровне при высокой степени интеграции необходимо моделирование технологии и приборных структур.
При моделировании технологий учитываются аспекты изготовления элементов интегральной электроники. Результаты моделирования технологического процесса вместе со значениями электрических режимов, электрофизических констант и т.д. представляют собой исходные данные для моделирования приборных структур, которые рассчитывают их важнейшие электрофизические и электрические характеристики.
Таким образом, многоуровневое моделирование элементов интегральной электроники позволяет точно прогнозировать их характеристики. Все это обуславливает эффективное управление и установление корреляций технологических и электрических параметров элементов и приборов, возможность оптимального проектирования элементов интегральной электроники.
В технологическом процессе изготовления элементов, особенно при производстве с субмикронными минимальными размерами, усиливается взаимосвязь между параметрами приборных структур и технологией их изготовления. Физико-технологическое моделирование в разработке перспективной элементно-технологической и конструктивной базы становится злободневной.
Для успешной реализации физико-технологического моделирования необходимо использование современной аппаратуры, позволяющей измерять различные структурные и электрофизические параметры полупроводниковых материалов: вторично-ионные масс-спектрометры, сканирующие электронные микроскопы и т.д. В большей степени это относится к моделированию технологических процессов, где без надежной метрики невозможны создание новых и модификация практически используемых моделей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В технологическом процессе изготовления приборных структур с субмикронными размерами усиливается взаимосвязь между параметрами приборных структур и технологией их изготовления. Многоуровневое моделирование элементов интегральной электроники позволяет прогнозировать их характеристики, эффективное управление и установление корреляций технологических и электрических параметров элементов, возможность их оптимального проектирования.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
Мустафаев М.Г., Мустафаева Д.Г., Мустафаев Г.А. Формирование многоуровневой системы межсоединений и повышение воспроизводимости процесса при создании элементов интегральной электроники // Наноиндустрия. 2019. Т. 12. № 6. С. 38–41.
Мустафаева Д.Г., Мустафаев Г.А. Воспроизводимость и стабильность технологии и параметров структур микроэлектронных приборов // Наноиндустрия. 2019. Т. 12. № 5. С. 56–59.
Петров М.Н., Гудков Г.В. Моделирование компонентов и элементов интегральных схем. – М.: Лань, 2011, 464 с.
Бубенников А.Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем. – М.: Высшая школа. 1989. 320 с.
Мустафаев М.Г., Мустафаева Д.Г. Моделирование и алгоритмизация неравновесных процессов при создании микроэлектронных приборных структур // Нано- и микросистемная техника. 2016. Т. 18. № 6. С. 346–356.
Отзывы читателей
