Разработка и исследование методов проектирования СБИС с учетом результатов моделирования процесса химико-механической планиризации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.12, кандидат технических наук Гладких, Алексей Алексеевич

• Гладких, Алексей Алексеевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Гладких, Алексей Алексеевич

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Состояние проблемы моделирования процесса ХМП и алгоритмизации способов модификации топологического слоя СБИС

1.1. Конструктивные способы минимизации остаточного рельефа после процесса ХМП и программные системы моделирования

1.1.1. Способ минимизации остаточного рельефа путем введения в топологический слой структур заполнения

1.1.2. Способ минимизации остаточного рельефа в БТТ-процессе

1.1.3. Программные системы моделирования процесса ХМП

1.2. Технологические маршруты, использующие процесс ХМП

1.2.1. Анализ механизма планаризации диэлектрического материала

1.2.2. БТТ-процесс формирования межтранзисторной изоляции

1.2.3. Процесс формирования многоуровневой металлизации

1.3. Модель операции осаждения диоксида кремния на поверхность кристалла имеющую рельеф

1.4. Сравнительный анализ моделей процесса ХМП

1.4.1. Локальные модели процесса ХМП

1.4.2. Интегральные модели процесса ХМП на основе плотности заполнения топологического слоя

1.4.3. Сравнительный анализ интегральных моделей ХМП при формировании многоуровневой металлизации на основе эффективной плотности заполнения

1.4.4. Сравнительный анализ интегральных моделей ХМП для БП-процессов

Выводы

Глава 2. Разработка моделей ХМП для процесса многоуровневой

металлизации и БТГпроцесса

2.1. Калибровка рассмотренных моделей процесса ХМП

-32.1.1. Критерий оценки точности модели при калибровке по

экспериментальным данным

2.1.2. Экспериментальное исследование ХМП при формировании многоуровневой металлизации

2.1.3. Калибровка модели операции осаждения диоксида кремния

2.1.4. Сравнительный анализ результатов калибровки существующих моделей

2.2. Разработка полиномиальной модели ХМП диоксида кремния для процесса многоуровневой металлизации

2.3. Ограничения полиномиальной модели для БТЬпроцесса

2.4. Разработка модели ХМП для 8Т1-процесса без применения 81зМ4 с травлением по обратной маске

Выводы

Глава 3. Разработка алгоритмов модификации топологического слоя СБИС

3.1. Алгоритм расчета локальной плотности заполнения

3.2. Алгоритм модификации топологического слоя СБИС на основе моделирования процесса ХМП при формировании многоуровневой металлизации

3.3. Алгоритм модификации топологического слоя обратной маски на основе моделирования ХМП для 8Т1-процесса

3.4. Разработка программного комплекса моделирования ХМП

3.4.1. Общее описание разработанного комплекса

3.4.2. Структура программного комплекса

3.4.3. Диаграмма компонентов программного комплекса

3.4.4. Функциональность программных инструментов для исследования процесса ХМП в среде Ма1:ЬаЬ

3.5. Взаимосвязь между разработанными модулями и методика применения разработанного комплекса

Выводы

Глава 4. Применение разработанных алгоритмов и моделей процесса ХМП при проектировании СБИС

4.1. Сравнительный анализ результатов калибровки разработанной модели

с существующими моделями

4.2. Результаты калибровки модели STI-процесса без применения Si3N4 с травлением по обратной маске

4.3. Сравнительный анализ разработанного алгоритма расчета локальной плотности заполнения с различными САПР

4.4. Сравнительный анализ результатов заполнения топологического слоя по алгоритму на основе правил и по разработанному алгоритму

4.5. Модификация топологического слоя обратной маски с целью минимизации разброса толщины диоксида кремния после ХМП для STI-процесса без Si3N4 и травлением по обратной маске

Выводы

Результаты работы и общие выводы

Список условных обозначений и сокращений

Список использованных источников

Приложение А. Результаты моделирования и оптимизации слоя первого

уровня металлизации

Приложение В. Результаты моделирования STI-процесса и оптимизации обратной маски

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование методов проектирования СБИС с учетом результатов моделирования процесса химико-механической планиризации»

-5-ВВЕДЕНИЕ

Сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) являются основой современной электронной аппаратуры. По мере их развития происходит постоянное усложнение, которое приводит к значительному увеличению числа транзисторов на кристалле (степени интеграции). Следует отметить, что постоянное увеличение размера кристалла СБИС невозможно [1]. Кроме снижения критических линейных размеров степень интеграции повышается за счет использования различных дополнительных технологий: мелкощелевой изоляции транзисторов {Shallow Trench Isolation, STI), многоуровневой металлизации и др. Последовательность операций одного из вариантов STI-процесса и процесса многоуровневой металлизации приведена на рисунке 1. STI-процесс применяется для формирования изоляции между транзисторами, а многоуровневая металлизация позволяет соединить транзисторы и логические элементы. В каждой из этих технологий используется процесс химико-механической планаризации (ХМП) для удаления рельефа, возникающего из-за применения операций селективного травления и осаждения [2].

Отметим, что ХМП не позволяет полностью удалить рельеф [3] (остается некоторый разброс толщины диоксида кремния по кристаллу СБИС). Остаточный рельеф поверхности приводит к локальным расфокусировкам в процессе проекционной оптической литографии, следовательно, вероятным выходам размеров элементов за границы допуска, а для STI-процесса может привести к полной неработоспособности схемы.

формирования многоуровневой металлизации, может быть реализован с помощью различных вариантов. Для СБИС с нанометровыми размерами элементов (минимальный критический размер которых менее 100 нм) используется STI-процесс с защитным слоем нитрида кремния и аддитивный процесс формирования многоуровневой медной металлизации. Современные коммерческие системы автоматизированного проектирования (САПР), например, фирмы Mentor Graphics или Cadence Design System, позволяют

проводить моделирование таких процессов и выполнять при проектировании СБИС на этапе подготовки к производству (Design For Manufacturing, DFM) модификацию топологических слоев с целью снижения остаточного рельефа поверхности. Данные САПР нацелены на проектирование СБИС для нанометровыми технологий, и в них отсутствуют модели оценки остаточного рельефа для микросхем с субмикронными размерами элементов. Кроме того возможны различные варианты реализации STI-процесса (например, без использования защитного слоя нитрида кремния, рисунок 1 а). В этих САПР не предусмотрена возможность изменения расчетных выражений для оценки остаточного рельефа поверхности после ХМП и, следовательно, алгоритмов модификации топологических слоев с целью снижения остаточного рельефа.

В настоящее время технологиями, позволяющими изготавливать СБИС с нанометровыми размерами элементов, обладают небольшое число полупроводниковых фабрик, а около 40% СБИС производятся по проектным нормам 0,18-0,35мкм [4,5]. Именно этот диапазон используется для тех случаев, когда требуется получить повышенную надежность интегральных микросхем, например, в случае СБИС, используемых в жестких условиях применения: космические исследования, авиация и т.п. В частности, в НИИ Системных Исследований Российской Академии Наук (НИИСИ РАН) функционирует технологический комплекс по производству СБИС с минимальными проектными нормами 0,25 - 0,35 мкм, в котором многоуровневая металлизация формируется на основе алюминия с помощью субтрактивного процесса (рисунок 16), а межтранзисторная изоляция - с использованием безнитридного STI-процесса с травлением по обратной маске (рисунок 1а).

Таким образом, из сказанного выше следует, что алгоритмическая и программная реализация подходов к проектированию топологических слоев субмикронных СБИС и их интеграция с коммерческими САПР с целью снижения остаточного рельефа поверхности кристалла путем учета результатов

процесса ХМП для различных вариантов технологий является важной и актуальной задачей.

Современные коммерческие САПР не позволяют модифицировать топологические слои с целью снижения остаточного рельефа поверхности после ХМП на основе моделирования в безнитридном STI-процессе с травлением по обратной маске и субтрактивном процессе формирования многоуровневой алюминиевой металлизации. Это связано с отсутствием в существующих в настоящее время коммерческих САПР точных моделей ХМП для расчета рельефа диоксида кремния по площади всего кристалла и алгоритмов модификации топологических слоев на основе моделирования для указанных процессов.

Вопросы моделирования технологического процесса ХМП представлены в научных работах и статьях [6, 7, 8] Д.О. Оума (D.O. Ouma), Б. Стина (В. Stine), Д. Бонинга (D. Boning), Т.Х. Смита (Т.Н. Smith), Б. Ли (В. Lee), П. Бурке (P. Burke), Дж. Варнока (J. Warnok), P.B. Гольдштейна, Н.М. Осипенко (Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН) и др. Также были освещены вопросы минимизации разброса толщины межслойного диэлектрика на основе моделирования в работах [9, 10] А. Канга (A. Kahng), Р. Бона (R. Boone), Р. Тиана (R. Tian).

Цель работы заключается в разработке моделей процесса химико-механической планаризации и алгоритмов модификации топологических слоев субмикронных СБИС, а также их реализации в виде программного комплекса, позволяющего скорректировать топологию и тем самым уменьшить остаточный рельеф поверхности кристалла.

Решаемые задачи:

1. Разработка полиномиальной модели процесса ХМП диоксида кремния, алгоритма калибровки её параметров и разработка модели процесса ХМП для технологии формирования межтранзисторной изоляции с помощью безнитридного STI-процесса с травлением по обратной маске.

2. Калибровка и верификация разработанных моделей ХМП по экспериментальным данным технологического процесса НИИСИ РАН.

Проведение сравнительного анализа результатов калибровки полиномиальной модели с ранее существовавшими моделями.

3. Разработка алгоритмов снижения остаточного рельефа для субтрактивного процесса многоуровневой металлизации и безнитридного STI-процесса, которые при проектировании СБИС путем модификации слоев металлизации и обратной маски с учетом особенностей технологического процесса ХМП на основе предложенных моделей позволяют повысить планарность поверхности кристалла.

4. Разработка алгоритма обработки топологической информации, представленной в формате GDSII, позволяющего использовать предложенные модели ХМП для оценки качества процесса планаризации при формировании многоуровневой металлизации и безнитридного STI-процесса в алгоритмах снижения остаточного рельефа поверхности кристалла СБИС.

5. Разработка программного комплекса моделирования процесса ХМП, в котором реализованы полиномиальная модель, модель безнитридного STI-процесса с травлением по обратной маске и алгоритмы модификации размещения структур заполнения и размеров элементов на обратной маске, а также интеграция программного комплекса с коммерческой САПР DFM, такой как Mentor Graphics Calibre.

6. Проведение модельных исследований с помощью разработанного программного комплекса для подтверждения эффективности предложенных алгоритмов путем оценки изменения остаточного рельефа поверхности кристалла СБИС после модификации топологических слоев.

Методы исследования. При решении поставленных задач были использованы: теория оптимизации, математический аппарат теории вероятностей, математической статистики, алгоритмы вычислительной геометрии, методы структурного и объектно-ориентированного программирования.

Научная новизна работы: 1. Разработана модель ХМП субтрактивного процесса многоуровневой металлизации для ее применения при проектировании СБИС с учетом

особенностей технологического процесса, отличающаяся от ранее существовавших тем, что в ее расчетных выражениях используются полиномиальные зависимости, а для определения параметров модели разработан алгоритм калибровки. Это позволяет повысить точность моделирования остаточного рельефа поверхности.

2. Разработана модель ХМП для БИ-процесса, отличающаяся тем, что в процессе моделирования учитывается двойная ступенька в рельефе перед планаризацией, что позволяет использовать эту модель при расчете остаточного рельефа после ХМП в безнитридном БТТ-процессе с травлением по обратной маске. Это дает возможность при проектировании СБИС модифицировать топологический слой обратной маски на основе моделирования таким образом, чтобы снизить остаточный рельеф поверхности кристалла СБИС.

3. Предложено использовать рекурсивную декомпозицию топологического слоя СБИС в алгоритме расчета локальной плотности заполнения, в результате чего становится возможным применять предложенные модели процесса ХМП для безнитридного 8Т1-процесса и для субтрактивного процесса формирования многоуровневой металлизации при проектировании СБИС с учетом особенностей технологического процесса.

4. Разработаны алгоритмы снижения остаточного рельефа поверхности после ХМП за счет оптимизации числа структур заполнения в квадрате моделирования и путем модификации размеров элементов на обратной маске. Алгоритмы отличаются тем, что количество структур заполнения и изменение размеров элементов на обратной маске определяются на основе предложенных моделей ХМП и, при этом, с помощью САПР ББМ учитываются ограничения на локальную плотность заполнения для операции плазмо-химического травления.

Достоверность полученных научных результатов, выводов и рекомендаций квалификационной работы подтверждена результатами экспериментальных исследований проведенных на полупроводниковом производстве НИИСИ РАН, результатами применения разработанной

математической модели процесса ХМП, реализованной с помощью пакета прикладных программ «MATLAB» фирмы «MathWorks» и модельными исследованиями метода оптимизации топологических слоев СБИС, алгоритмы которого реализованы на языке С++ для ОС с ядром Linux. На защиту выносятся следующие положения:

1. Преобразование эффективной плотности заполнения в распределение толщины диоксида кремния после ХМП в субтрактивном процессе формирования многоуровневой металлизации проводится по разработанной в рамках работы полиномиальной модели, а калибровка её параметров выполняется согласно разработанному алгоритму. Это позволяет снизить ошибку моделирования и проводить при проектировании СБИС модификацию топологических слоев металлизации структурами заполнения на основе моделирования ХМП.

2. Расчет толщины диоксида кремния после ХМП для безнитридного STI-процесса с травлением по обратной маске проводится по предложенной в работе модели, что позволяет вычислять остаточный рельеф поверхности и проводить при проектировании СБИС модификацию размеров элементов топологического слоя обратной маски на основе моделирования ХМП.

3. Расчет локальной плотности заполнения осуществляется с помощью рекурсивной декомпозиции топологического слоя СБИС, что позволяет реализовать возможность моделирования процесса ХМП с использованием отличных от встроенных в быстродействующие коммерческие САПР DFM моделей ХМП и интегрировать предложенные модели в алгоритмы модификации топологических слоев.

4. Внедрение разработанных алгоритмов модификации топологического слоя СБИС на основе моделирования позволяет уменьшить остаточный рельеф поверхности после ХМП для процесса многоуровневой металлизации в среднем на 30 %, а для безнитридного STI-процесса с травлением по обратной маске на 70 %.

Практическая значимость. Разработанные в работе алгоритмы и модели процесса ХМП, а также программный комплекс моделирования процесса ХМП

«СМРЕТооЬ» и программные модули «Ма1:1аЬ» внедрены в учебный процесс МГТУ им. Н.Э.Баумана и на производстве НИИСИ РАН. Практическая значимость полученных результатов заключается в том, что:

1. Разработанная полиномиальная модель процесса ХМП диоксида кремния и алгоритм калибровки её параметров позволяют снизить ошибку моделирования процесса ХМП для технологии многоуровневой металлизации по различным тестовым структурам в пределах от 20% до 55%.

2. Разработанная модель ХМП для БИ-процесса позволяет проводить моделирование нестандартного БТТ-процесса, в котором не используется нитрид кремния 81зМ4 и при этом применяется травление по обратной маске.

3. Реализована возможность моделирования процесса ХМП путем использования алгоритма рекурсивной декомпозиции в алгоритмах модификации топологических слоев при проектировании СБИС, что позволяет применить разработанные в работе модели ХМП в способе снижения остаточного рельефа поверхности в случае субтрактивного процесса многоуровневой металлизации и безнитридного 8Т1-процесса с травлением по обратной маске.

4. Разработанный алгоритм модификации топологического слоя при проектировании СБИС структурами заполнения для технологии многоуровневой металлизации и алгоритм модификации обратной маски для безнитридного БИ-процесса с травлением по обратной маске за счет изменения плотности заполнения топологического рисунка слоев металлизации и обратной маске позволяют снизить остаточный рельеф поверхности диоксида кремния в среднем на 30 % и 70 %, соответственно.

Личный вклад соискателя включает: - Анализ методов интегрального моделирования процесса ХМП в процессе формирования многоуровневой металлизации. Разработка программных инструментов исследования и моделирования процесса ХМП на языке Ма1:1аЬ на базе ранее разработанных моделей (публикация [11]);

-12- Калибровку и верификацию ранее предложенных моделей процесса ХМП при различных временах планаризации для полирующей подушки «FX9» с помощью разработанных на языке Matlab программных инструментов (публикация [12]);

- Разработку плана экспериментальных работ полирующей подушки «IClOOO/SubalV». Калибровка и верификация ранее предложенных моделей и предложенной автором работы полиномиальной модели процесса ХМП (публикация [13]);

- Разработку быстрого алгоритма расчета локальной плотности заполнения топологии субмикронных СБИС для оптимального размещения структур заполнения в процессе формирования многоуровневой металлизации (публикация [14]);

Из перечня публикаций, выполненных в соавторстве, лично Гладких A.A.:

- Проведение исследований повышения планарности рельефа поверхности после процесса ХМП с помощью оптимизации локальной плотности заполнения топологии слоя СБИС на основе правил заполнения (публикация [15]);

- Анализ технологических процессов формирования межтранзисторной изоляции с точки зрения ее моделирования и повышения планарности после процесса ХМП (публикация [16]);

- Разработку программного комплекса моделирования процесса ХМП и оптимизации размещения СЗ на основе ее моделирования (публикация [17]);

- Разработку алгоритма модификации топологии СБИС СЗ на основе моделирования и его сравнительный анализ с методом заполнения на основе правил (публикация [18]);

- Разработку полиномиальной модели процесса ХМП при формировании многоуровневой металлизации (публикация [19]);

- Разработку модели процесса ХМП в STI-процессе без использования Si3N4 и с применением травления по обратной маске (публикация [20]);

- 13- Реализация разработанного алгоритма снижения числа вершин транзисторных элементов со сложным затвором посредством разработанного программного комплекса на языке С++ (публикация [21]);

Апробация работы. Результаты работы докладывались на XII и XIII молодежной международной научно-технической конференции «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы», (Москва, 2010, 2011) и опубликованы в сборнике докладов конференций (XII, XIII и XIV), в сборнике научных работ факультета ИУ №7, в сборнике статей «Наноинженерия-2010», «Математическое и компьютерное моделирование систем: теоретические и прикладные аспекты» (Москва, 2009, 2011), «Вестник МГТУ» (Москва, 2012, серия: «Приборостроение»), электронном научно-техническом издании: Наука и образование (2012), «Итоги диссертационных исследований» (М.:РАН, 2012).

Работа отмечена дипломами 1 степени молодежных научно-технических конференций «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы», (Москва, 2010 и 2011), дипломом по итогам «Всероссийского конкурса НИР студентов ВУЗов в области нанотехнологий и наноматериалов» (2010), стипендиями Президента РФ и Клуба Императорского Технического Училища (2011). Получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011615167 CMPEtools (от 1 -го июля 2011).

Публикации. По материалам и основному содержанию работы опубликованы 12 научных работ в научно-технических журналах и трудах конференций, из них 2 научные работы опубликованы в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 178 страниц машинописного текста, содержащего 87 рисунков и список литературы из 73 наименований.

Заключение диссертации по теме «Системы автоматизации проектирования (по отраслям)», Гладких, Алексей Алексеевич

Результаты работы и общие выводы Основные результаты могут быть сформулированы следующим образом:

1. Разработана полиномиальная модель ХМП при формировании многоуровневой металлизации, для определения ее параметров разработан алгоритм калибровки. Показано, что применение полиномиальной модели ХМП позволяет снизить ошибку моделирования по различным типам тестовых структур до 55% по сравнению с ранее существовавшими моделями.

2. Разработана модель ХМП безнитридного ЭТТ-процесса с травлением по обратной маске. Показано, что для 75 % кристаллов СБИС, использованных для калибровки, ошибка моделирования лежит в пределах технологического разброса толщины диэлектрика.

3. Разработан алгоритм расчета локальной плотности заполнения на основе рекурсивной декомпозиции топологического слоя, который позволяет использовать предложенные модели процесса ХМП в алгоритмах модификации топологических слоев СБИС для уменьшения остаточного рельефа поверхности.

4. Предложен алгоритм размещения структур заполнения топологического слоя СБИС для процесса формирования многоуровневой металлизации, позволяющего снизить остаточный рельеф поверхности кристалла СБИС.

5. Проведена статистическая обработка результатов заполнения топологических слоев кристаллов 20 СБИС различных типов с использованием предложенной полиномиальной модели, по результатам которой установлено, что предложенный алгоритм позволяет в среднем на 30 % уменьшить остаточный рельеф поверхности кристалла по сравнению с алгоритмом заполнения, реализованного в САПР ОБМ.

6. Проведена модификация топологических слоев кристаллов 3 СБИС с уменьшенными размерами структур заполнения с помощью предложенного алгоритма (п.4). Показано, что по сравнению с алгоритмом заполнения, реализованного в САПР ЭБМ, подобное решение позволяет на 70 % снизить

- 132остаточный рельеф поверхности кристалла.

7. Предложен алгоритм выбора размеров элементов обратной маски на основе моделирования ХМП для БТІ-процесса без применения 8ізМ4 с травлением по обратной маске.

8. Проведен статистическая обработка результатов модификации рисунка обратной маски для 8Т1-процесса без использования 8і3К4, который показал, что этот способ позволяет в 2,8 раза снизить остаточный рельеф поверхности кристалла. о.

- 133

Список условных обозначений и сокращений БПФ - Быстрое Преобразование Фурье; ИМС - Интегральная Микросхема; КИХ - Конечная Импульсная Характеристика; КМОП - Комплементарная структура Металл-Оксид-Полупроводник; МОПТ - Транзисторная структура Металл-Оксид-Полупроводник; МСД - Межслойный Диэлектрик; МТИ - Массачусетский Технологический Институт; ОБПФ - Обратное Быстрое Преобразование Фурье; ОРТ - Общий Разброс Толщины; ТЕОС - ТЕтраэтилОртоСиликат; ТП - Технологический Процесс; ТС - Тестовая Структура;

САПР - Система Автоматизированного Проектирования;

СБИС - Сверхбольшая Интегральная Схема;

СЗ - Структуры Заполнения;

СКО - Среднеквадратичное Отклонение;

СПМ - Скорость Планаризации Материала;

СФБ - Сложно-Функциональный Блок;

ХМП - Химико-механическая планаризация;

ФРМ - ФотоРезистная Маска;

ФШ - Фотошаблон;

BEOL - Back-End of Line - Часть технологического процесса изготовления

ИМС, при котором формируется многоуровневая металлизация; DFF - Dummy Filling Features - Структуры Заполнения; DOF - Depth Of Focus - Глубина фокусировки оптической системы; CAD - Computer Aided Design - Система Автоматизированного Проектирования;

CMP - Chemical-mechanical Planarization - Химико-Механическая

Планаризация;

FEOL - Front-End of Line - Часть технологического процесса изготовления ИМС, при котором формируется структура МОПТ;

FFT - Fast Fourier Transformation - Быстрое Преобразование Фурье;

FIR - Finite Lmpulse Response - Конечная Импульсная Характеристика;

GDSII - Graphic Data Stream IL - поток графических данных (формат хранения информации о топологии ИМС);

HDPCVD - High-Density Plasma Chemical-Vapor Deposition — Химическое Осаждение из Газовой Фазы из Высокоплотной Плазмы;

IFFT - Inverse Fast Fourier Transformation — Обратное Быстрое Преобразование Фурье;

ILD - Lnner-Layer Dielectric - Межслойный диэлектрик;

IMD - Inter-Metal Dielectric - Диэлектрический слой между слоями металлизации;

IP - Intellectual Property - сложно-функциональный блок;

LOCOS - Local Oxidation of Silicon - локальное окисление кремния;

MBDF - Model-Based Dummy Fill - Метод Заполнения СЗ на основе моделирования процесса ХМП;

MIT — Massachusetts Institute of Technology — Массачусетский Технологический Институт;

MRR - Material Removal Rate - Скорость удаления материала;

OASIS - Open Artwork System Interchange Standard - стандарт обмена топологическими данными между открытыми системами проектирования (формат хранения информации о топологии ИМС);

ОРС — Optical Proximity Correction - коррекция оптического эффекта близости;

PMD - Poly silicon-Metal Dielectric - Диэлектрический слоя между слоем поликремния и первым слоем металлизации;

RBDF - Rule-Based Dummy Fill - Метод Заполнения СЗ на основе правил;

RMSE - Root Mean Squared Error - корень из среднего квадратов ошибки между экспериментом и моделью;

SACVD- Sub Atmospheric Chemical-Vapor Deposition - Химическое Осаждение из Газовой Фазы при Отрицательном Давлении;

SoC - System on Chip - система на кристалле;

SOI - Silicon on Insulator - кремний на изоляторе;

SPI - Serial Peripheral Interface - последовательный периферийный интерфейс;

STI - Shallow Trench Isolation - мелкощелевая изоляция, процесс формирования изоляции между активными областями транзисторов;

STD - Standart Deviation - среднеквадратичное отклонение;

TIR - Total Indication Range - Общий Разброс Толщины;

TS - Test Structure - Тестовая Структура;

UART - Universal Asynchronous Receiver-Transmitter — Универсальный асинхронный приёмопередатчик;

USB - Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина;

-136

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Гладких, Алексей Алексеевич, 2013 год

Список использованных источников

1. http://hewo.xedoloh.com/2011/10/processor-basics/ (Проверено 26.10.2012)

2. Y. Li. Microelectronic Applications Of Chemical-Mechanical Planarization II Wiley Interscience, 2008. 734 p. ISBN 978-0-471-71919-9

3. CMP Texas Engineering Extension Services (TEEX).

4. Defense Industrial Base Assessment: U.S. Integrated Circuit Design and Fabrication Capability // U.S. Department of Commerce Bureau of Industry and Security Office of Technology Evaluation, 2009. 254 p.

5. Is 28nm really here? Now? When? Published by Cadence Design Systems. Электронный ресурс. Режим доступа: http://eda360insider.wordpress.com/2011/05/23/is-28nm-really-here-now-when. Проверено 15.01.13.

6. Brian Lee, Duane S. Boning, Dale L. Hetherington. Using Smart Dummy Fill and Selective Reverse Etchback for Pattern Density Equalization // Proc. CMP-MIC, pp. 255-258, Santa Clara, CA, March 2000.

7. D. O. Ouma. Modeling of Chemical Mechanical Polishing for Dielectric Planarization // Dis. PhD in Electrical Engineering and Computer Science // Dennis Okumu Ouma; Massachusetts Institute of Technology - Massachusetts, 1998. 228 p.

8. T. H. Smith. Device Independent Process Control of Dielectric Chemical Mechanical Polishing II Massachusetts Institute of Technology, 1999. 162 p.

9. A. Kahng, G. Robins, A. Singh and A. Zelikovsky. Filling Algorithms and Analyses for Layout Density Control //IEEE Trans. CAD, 18(4):445-462, April 1999.

10. Robert Boone, D. F. Wong, Ruiqi Tian. Model-Based Dummy Feature Placement for Oxide Chemical-Mechanical Polishing Manufacturability II dac, pp.667-670, 37th Conference on Design Automation (DAC'OO), 2000.

11. Гладких A.A. Моделирование процесса химико-механической планаризации диоксида кремния при формировании межслойной изоляции II Информатика и системы управления в XXI веке: Сб. тр. №7 молодых ученых, аспирантов и студентов. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. С. 54-70. ISBN 978-5-7038-3427-5.

- 13712. Гладких A.A. Временная оптимизация модели ХМП с учетом

распределения скорости планаризации по кремниевой пластине II 12-я

Молодежная международная научно-техническая конференция «Наукоемкие

технологии и интеллектуальные системы 2010». М.: Издательство МГТУ им.

Н.Э. Баумана, 2010. С. 214-223.

13. Гладких A.A. Анализ повторяемости и точности моделирования операции химико-механической планаризации слоя двуокиси кремния II 13-я Молодежная международная научно-техническая конференция «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы 2011». М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. С. 324338

14. Гладких A.A. Алгоритм расчета локальной плотности заполнения топологии субмикронных СБИС для оптимального размещение dummy-структур II Сборник трудов Третьей Всероссийской Школы-семинара студентов, аспирантов и молодых ученых по направлению «Наноинженерия», 2010. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. С. 256-267. ISBN 978-5-7038-3453-4.

15. Амирханов A.B., Волков С.И., Гладких A.A., Демин C.B., Родионов И.А., Столяров A.A. Оптимизация плотности заполнения топологии слоев СБИС, направленная на повышение стабильности технологического процесса химико-механической планаризации II Математическое и компьютерное моделирование систем: теоретические и прикладные аспекты. М.: НИИСИРАН, 2009. С. 50-55.

16. Гладких A.A., Столяров A.A. Анализ технологических процессов формирования межтранзисторной изоляции II 14-я Молодежная международная научно-техническая конференция «Наукоемкие технологии и интеллектуальные системы 2012». М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. С. 251259.

17. Гладких А. А., Макарчук В. В., Курейчик В. М. Методики оптимального размещения dummy-cmpyKmyp II «Наука и образование». МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. №5. Режим доступа: http://technomag.edu.ru/doc/368628.html - ISSN 1994-0408.

-13818. Амирханов A.B., Волков С.И., Гладких A.A., Демин C.B., Родионов И.А.,

Столяров A.A., Пшенников А.Г. Модификация топологии СБИС с учетом

технологических ограничений операции химико-механической планаризации II

Математическое и компьютерное моделирование систем: теоретические и

прикладные аспекты. М.: НИИСИ РАН, 2011. Т. 1. №2. С. 4-10.

19. Амирханов A.B., Гладких A.A., Макарчук В.В., Пшенников А.Г., Шахнов В.А. Полиномиальная модель химико-механической планаризации в производстве субмикронных СБИС II Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия "Приборостроение". 2012. № 2. С. 20-36.

20. Гладких A.A., Столяров A.A. Повышение планарности распределения диоксида кремния в STI-технологии на основе моделирования операции химико-механической планаризации II Материала IV Всероссийского конкурса молодых ученых. Итоги диссертационных исследований. М.: РАН, 2012. Т. 2. С. 104115.

21. Глушко A.A., Гладких A.A., Зотов С.К. Алгоритм оптимизации сложной топологии элементов СБИС II Математическое и компьютерное моделирование систем: теоретические и прикладные аспекты. М.: НИИСИ РАН, 2011. Т. 1. №1. С. 4-6

22. Silvaco Athena, Software Datasheet, Rev. 101410_21. Silvaco. Режим доступа: http://www.silvaco.com/products/process simulation/athena.html. Электронный ресурс. Проверено: 25.03.2013

23. Silvaco Elite, Software Datasheet, Rev. 122107_07. Silvaco. Режим доступа: http://www.silvaco.com/products/vwf/athena/elite/elite_br.html. Электронный

http://www.svnopsys.com/Tools/TCAD/CapsuleModule/sentaurus topo ds.pdf. Проверено: 25.03.2013

-13925. А. Лохов. Главный калибр компании Mentor Graphics Электроника: Наука,

Технология и Бизнес 2/2006. С.64-68

26. Calibre CMP Analyzer, Software Datasheet, Mentor Graphics. Режим доступа: http://www.mentor.com/products/ic nanometer design/design-for-manufacturing/calibre-cmp-analyzer/upload/cmpanalyzer-datasheet.pdf. Электронный ресурс. Проверено: 25.03.2013

27. Cadence DFM Services, Software Datasheet, Cadence. Режим доступа: http://www.cadence.com/rl/Resources/datasheets/dfm serv ds.pdf. Электронный ресурс. Проверено: 25.03.2013

28. ChampiAn/ChampiSim, Software Datasheet, SKW Associates, Inc. Режим доступа: http://www.testwafer.com/analysis software.htm. Электронный ресурс. Проверено: 25.03.2013

29. Parshuram В. Zantye, Ashok Kumar, A.K. Sikder. Chemical Mechanical Planarization for Microelectronic Applications. Materials Science and Engineering R 45 (2004) 89-220.

30. IPEC Planar Avant Gaard™ 676. Chemical Mechanical Planarization System. General Specification.

31. Brian Lee, Ph. D. Modeling of Chemical Mechanical Polishing for Shallow Trench Isolation.

32. X. Xie. Physical Understanding and Modeling Chemical Mechanical Planarization in Dielectric Materials II Dis. PhD in Physics / Xiaolin Xie; Massachusetts Institute of Technology - Massachusetts, 2007. 268 p.

33. A. S. Lawing. CMP Pad Conditioning and Pad Surface Characterization II MRS Spring Meeting, Paper 15.3, 2002.

34. L. M. Cook. "Chemical processes in glass polishing" // J. Non-Crystalline Solids, vol. 520, pp. 152-171, 1990.

35. S. Runnels, M. Kim, J. Schleuter, C. Karlsrud and M. Desai. "A modeling tool for chemical mechanical polishing design and evaluation" // IEEE Trans, on Semi. Manuf., vol. 11, no.3, pp. 501-510, August 1995.

- 14036. D. Dornfeld. "Mechanical Aspects of CMP" II Proc. VMIC Conf., pp. 105-112,

June 2000.

37. B. Zhao and F. Shi. "Chemical Mechanical Polishing in 1С Processes: New Fundamental Insights'" II Proc. CMP-MIC Conf., pp. 13-21, February 1999.

38. G. Fu, A. Chandra and S. Guha. "A Generalized Material Removal Model for the Chemical Mechanical Polishing (CMP) Process" // Proc. VMIC Conf., pp. 113-122, June 2000.

39. Y.-T. Su. "Investigation of Removal Rate Properties of a Floating Polishing Process" // J. Electrochem. Soc., vol. 147, no. 6, pp. 2290-2296, 2000.

40. D. Stein and D. Hetherington. "Review and Experimental Analysis of Oxide CMP Models" // Electrochemical Society Proceedings of the Third International Symposium on Chemical Mechanical Planarization in 1С Device Manufacturing, 9937, pp. 217-233, 1999.

41. J. M. Steigerwald, S.P. Murarka, R.J. Gutmann. Chemical Mechanical Planarization of Microelectronic Materials II WILEY-VCH Verlag GmbH, 2004. 322 p.

42. M. Kulawski. Advanced CMP Processes for Special Substrates and for Devices Manufacturing in MEMS Applications. Espoo 2006. VTT Publications 611. 80 p. app. 60 p.

43. F.W. Preston, J. Soc. Glass Tech. vol.11, 1927. 214 p.

44. M.J. Berman, J. Kalpathy-Cramer, E. Kirchner. Economic evaluation of various shallow trench isolation module options // Chemical Mechanical Planarization in 1С Device Manufacturing III: Proceedings of the International Symposium, pp. 22-29, 2000.

45. Ruth DeJule. Dual-Damascene: Overcoming Process Issues II Ruth DeJule: [Электронный ресурс]. fhttp.V/www.semiconductor.net/article/204962-Dual Damascene Overcoming_ Process Issues.php). Проверено 09.04.2010.

46. S. Wolf. Silicon Processing for the VLSI Era: Vol. 2 - Process Integration, Lattice Press, Sunset Beach CA, Chapter 13, 1990.

47. Method for fabrication of damascene interconnects and related structures [Text] : Patent No. 6'380'078 B1 USA : Int. CI. HO 11.21/4763 / Q.Z.Liu ; Assignee : Conexant System Inc., Newport Beach, CA (US). Filled: May 11, 2000; Date of Patent Apr. 30, 2002.

48. С. C. Chiang, J. Kawa. Design For Manufacturability And Yield For Nano-Scale CMOS. Springer, 2007. 251 p.

49. J. M. Johnson. Modeling of Advanced Integrated Circuit Planarization Processes: Electrochemical-Mechanical Planarization (eCMP), STI CMP using Non-Conventional Slurries // Dis. Master of Science in Electrical Engineering and Computer Science / Joy Marie Johnson. Massachusetts Institute of Technology -Massachusetts, 2009. 228 p.

50. D. Truque. Modeling of Planarization Technologies II MIT Master of Science Thesis / Daniel Truque, Massachusetts Institute of Technology, May 2007.

51. T. Tugbawa, T. Park, D. Boning, T. Pan, P. Li, S. Hymes, T. Brown and L. Camilletti. A Mathematical Model of Pattern Dependencies in Си CMP Processes II Proc. ECS Meeting, pp. 605-615, October 1999.

52. Tianhong Cui Oxidation and CVD / Tianhong Cui: [Электронный ресурс]. (http://www.me.umn.edu/courses/me8254/attfiles/Lecture%2008%20Qxidation%20a nd%20CVD.pdf) Проверено 03.12.2012.

53. J. Luo, D.A. Dornfeld. Integrated Modeling of Chemical-Mechanical Planarization for Sub-Micron 1С Fabrication // Jianfeng Luo, David A. Dornfeld. Spring-Verlag Berlin Heidelberg, ISBN 3-540-22369-x, 2004. 315 p.

54. J. Luo. Integrated Modeling of Chemical-Mechanical Planarization/Polishing (CMP) for Integrated Circuit Fabrication: from Particle Scale to Die and Wafer Scales. Dis. Doctor of Philosophy in Engineering-Mechanical Engineering /Jianfeng Luo; University of California, Berkley, 2003. 323 p.

55. D. Boning, B. Lee, C. Oji, D. Ouma, T. Park, T. Smith, T. Tugbawa. Pattern Dependent Modeling for CMP Optimization and Control II MRS Spring Meeting, Proc. Symposium P: Chemical Mechanical Polishing, San Francisco, CA, Apr. 1999.

- 14256. Р.В. Гольдштейн, М.Н. Осипенко. Химико-механическое полирование. Часть 1. Основные Закономерности: Обзор. Вестник ПГТУ. Механика № 3. 2011. С. 27-40

57. Р.В. Гольдштейн, М.Н. Осипенко. Химико-механическое полирование. Часть 2. Модель локального воздействия. Вестник ПГТУ. Механика № 3, 2011. С. 43-57

58. Т. Н. Smith, Simon J. Fang, Duane S. Boning. A CMP model combining density and time dependencies II Proc. CMP-MIC, Santa Clara, Feb. 1999.

59. H. Landis, P. Burke, W. Cote et al. Thin Solid Films, 220, 1 (1992)

60. P.A.Burke. Semi-Empirical Modeling of Si02 Chemical-Mechanical Polishing Planarization II Proc. VMIC Conf., p. 379, 1991.

61. J.Warnock. A Two-Dimensional Process Model for Chemimechanical Polish Planarization II J. Electrochem. Soc. v. 138, p. 2398, 1991.

62. D. Ouma. R. Divecha, D. Boning, J. Chung. A closed-form analytic model for ILD thickness variation in CMP processes II Proc. CMP-MIC, Santa Clara, Feb. 1997.

63. Min-Chun Tsai. A Formula of STI CMP Design Rule. ATG, Synopsys Inc.

64. T. Tung. A Method for Die-Scale Simulation of CMP Planarization II Thye-Lai Tung - TCAD, RN2-40, Intel Corparation 2200 Mission College Blvd. Santa Clara, CA 95052, 1997. pp. 65-68.

65. S. P. Timoshenko, J. N. Goodier. Theory of Elasticity II 3rd Int.Ed. McGraw-Hill Book Company, Chap. 12, 1970.

66. A Maury, D. Ouma, D. Boning. A Modification to Preston's Equation and Impact on Pattern Density Effect Modeling II Program Abstracts, Advanced Metalization and Interconnect Systems for ULSI Application, Sept. 30-0ct. 2, 1997.

67. J. Grillaert, M. Meuris, E. Vrancken, N. Heylen, K. Devriendt andW. Heyns. The Use of a Semi-Empirical CMP Model for the Optimization of the STI Module II Proc. CMP-MIC Conf., pp. 105-112, February 1999.

68. E. Tseng, М. Meng and S. С. Peng. Modeling and Discussion for STI CMP Process II Proc. CMP-MIC Conf., pp. 113-119, February 1999.

69. H.-W. Chiou and L.-J. Chen. One Step Effective Planarization of Shallow Trench Isolation И Proc. IITC Conf., pp. 199-201, 1998.

-70. Matlab & Toolboxes: Основы работы в Curve Fitting Toolbox: [Электронный ресурс]. (http://matlab.exponenta.ru/curvefitting/3 lO.php). Проверено 07.09.2010.

71. Т. Gan. Modeling of Chemical Mechanical Polishing for Shallow Trench Isolation II Dis. Master of Engineering in Electrical Engineering and Computer Science / Terence Gan; Massachusetts Institute of Technology - Massachusetts, 2000. 97 p.

72. Вычислительная геометрия и компьютерная графика на С++ [Текст] : монография / М.Ласло; Пер. с англ. В. Львова. М. : Бином, 1977. С 301. : ил. -Пер. изд. : Computational geometry and computer graphics in С++ / M. J. Laszlo. -S.I., 1996. - 5000 экз.

73. Ф. Препарата. Вычислительная геометрия: введение [Текст] / Ф. Препарата, М. Шеймос ; Пер. с англ. - М. : Мир, 1989. С. 478. ISBN 5-03001041-6

6600

6350 6550 6750 6950 7150 7350 7550

Рисунок А.9 - Результаты оптимизации расположения СЗ для кристалла №9 (таблица 5) Распределение толщины межслойного диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

5950 6150 6350 6550 б750 б950 7150 7350 7550 7750 7950 8150 8350

Рисунок А. 16 - Результаты оптимизации расположения СЗ для кристалла №16 (таблица 8) Распределение толщины межслойного диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

Й i

5350 5550 5750 5950 6150 6350 6550 6750 6950

Рисунок А. 17 - Результаты оптимизации расположения СЗ для кристалла № 17 (таблица 8) Распределение толщины межслойного диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

7000

6500

6 ООО

5500

7000

6500

6 ООО

5500

О О

О О

)-

... ...

...

.... ■

йк Ни "1ПППГ ЗСОПС ^СИПсэ-

6300 6500 6700 6900

Рисунок А. 18 - Результаты оптимизации расположения СЗ для кристалла №18 (таблица 8) Распределение толщины межслойного диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

(

-ч -ч

4350 4550 4750 4950 5150 5350 5550 5750 5950 6150 6350 6550 6750 6950 7150

Рисунок А.20 - Результаты оптимизации расположения СЗ для кристалла №20 (таблица 8) Распределение толщины межслойного диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

Приложение Б. Результаты моделирования и оптимизации слоя первого уровня металлизации

(В)

О оаааииииииииим—иииииииаапи 6150 6350 6550 6750 6950 7150 7350 7550

Рисунок Б.1 - Результаты оптимизации расположения СЗ для кристалла №1 (таблица 9) Распределение толщины межслойного диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

7600 7400-7200 7000 6800 6600 6400-

100

о О

о о

80 60 40

20

6500

ПпПпп!

ІШШШГ

□ □□□г

6700

6900

7100 7300 7500

Рисунок Б.З - Результаты оптимизации расположения СЗ для кристалла №19 (таблица 9) Распределение толщины межслойного диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

Приложение В. Результаты моделирования STI-процесса и оптимизации обратной маски

1750

1580 1620 1660 1700 1740

Рисунок B.l - Результаты оптимизации размеров на обратной маске для кристалла №1 (таблица 10) Распределение толщины диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

1600 1550, 1500 1450-1400 1350

1320 1400 1480 1560

Рисунок В.2 - Результаты оптимизации размеров на обратной маске для кристалла №2 (таблица 10) Распределение толщины диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

□□□□□□□

ПШштшппппП

1400 1480 1560 1640 1720 1800 1880 1960

Рисунок В.З - Результаты оптимизации размеров на обратной маске для проекта для кристалла №3 (таблица 10) Распределение толщины диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

2000-л

1900-1800_ 1700, 1600, 1500. 1400

100 -]-■ ЯП

ои кп

ои AÍ) 1 Ii

чи оп 1—1 ^ 1 I lili

Z.U — ni UUUU- ОШпоптЯВ п

860 940 1020 1100 1180 1260 1340 1420 1500 1580

Рисунок В.4 - Результаты оптимизации размеров на обратной маске для проекта для кристалла №4 (таблица 10) Распределение толщины диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

II п с= и

1520 1600 1680 1760 1840

Рисунок В.5 - Результаты оптимизации размеров на обратной маске для проекта для кристалла №5 (таблица 10) Распределение толщины диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

1850-1800-1750-1700-1650-1600. 1550>

-ч

I

Рисунок В.6 - Результаты оптимизации размеров на обратной маске для проекта для кристалла №6 (таблица 10) Распределение толщины диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

*25(К 1200 1150 1100 1050 1000

о о

о о

100

80

60

40

20

11=11=1

850 1050 1250 1450 1650

Рисунок В.7 - Результаты оптимизации размеров на обратной маске для проекта для кристалла №7 (таблица 10) Распределение толщины диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

о о

о о

00 80 60 40 20

"—II—II II I

□□

Ü

1

1630 1670 1710 1750 1790 1830 1870

Рисунок В.8 - Результаты оптимизации размеров на обратной маске для проекта для кристалла №8 (таблица 10) Распределение толщины диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

□ □

□□о

1250 1450 1650 1850 2050

Рисунок В.9 - Результаты оптимизации размеров на обратной маске для проекта кристалла №9 (таблица 10) Распределение толщины диоксида до оптимизации (а) и после оптимизации (б) (в) - Гистограмма распределения толщины (желтый - до оптимизации, красный - после оптимизации)

2000 1800 1600 1400

2000

1600

УТВЕРЖДАЮ

Учебного Комплекса "системы управления» им -Н Э..Баумана

В.А Матвеев 2013 г.

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Гладких "A.A. на соискание степени кандидата технических наук на тему «Разработка и исследование методов проектирования СБИС с учетом результатов моделирования процесса-химико-механической планаризации»

в у чебномпроцессе МГТУ ІШ. Н.Э. Баумана

Мы, нижеподписавшиеся, заведующий 'кафедрой «Проектирование и технология электронной аппаратуры» -член-корреспондент РАН. д.т н, профессор Шахнов В.А., заместитель заведующего кафедрой по учебной работе, к.т.н.. доцент Соловьев В.А. и заместитепь заведующего кафедрой по научной -работе. к:т н . доцент Власов А.И составили настоящий акт о том. что в учебном процессе кафедры использованы результаты диссертационной работы Гладких A.A.. а именно- полиномиальная модель химико-механической планаризации диоксида- кремния при формировании многоуровневой металлизации с помощью субтрактивного процесса с алюминиевой металлизацией:

- алгоритм расчета локальной плотности -заполнения топологического .слоя СБИС на основе рек) рсивной декомпозиции:

- программные модули на языке Matlab и программный комплекс CMPETools моделирования процесса химико-механической планаризации

Разработанные программные модули моделирования процесса химико-механической планаризации используются для проведения обучающих и контрольных ^мероприятий со студентами 'старших курсов, специализирующимися в области технологических процессов .изготовления полупроводниковых интегральных микросхем. ,а также при проектировании топологий элементов субмикронных СБИС в рамках учебных дисциплин «Технологические процессы микроэлектроники» и «Микросхемотехника»

Заведующий кафедрой «(Проектирование и технология производства электронной аппаратуры».

член-корр. РАН. д т.н.. профессор__В.А Шахнов

Заместитель заведующего кафедрой «Проектирование и технология производства электронной аппаратуры» по учебной работе, доцент _® А Соловьев

Заместитель заведующего кафедрой «Проектирование и технология производства электронной аппаратуры » по научной работе, к.т н.. доцент ____- А И. Власов

«

* » 'О 2013г

о внедрении результатов диссертационной работы Гладких A.A. на соискание степени кандидата технических наук на тему: «Разработка и исследование методов проектирования СБИС с учетом результатов моделирования процесса химико-механической планаризации» в НИОКР, проводимых НИИ СИ РАН

Научно-техническая комиссия в составе заведующего отделом Волкова СгИ., исполняющего обязанности заведующего отделом Столярова A.A., руководителя группы Амирханова A.B.. руководителя группы Морозова С.А, составила настоящий акт в том, что в Научно-исследовательском институте системных .исследований РАН (НИИСИ РАН) в 2010-2013 г. при разработке базовых технологических процессов и изготовлении цифровых и аналоговотцифровых КМОП СБИС-с<проектными топологическими нормами 0.25-0,35 мкм по темам ОКР «Софора»., «Полоз», «Схема-7», «Засечка-З» были использованы разработанные в диссертационной работе Гладких A.A. .алгоритмы и модели химико-механической планаризации (Х'МП) диоксида -кремния при формировании многоуровневой алюминиевой металлизации и межтрагойсторной мелкощелевой изоляции (STI-npouecc), которые позволили .снизить остаточный рельеф поверхности диоксида кремния после проведения ХМП, что .в свою очередь позволило повысить стабильность .технологического процесса производства СБИС в целом. Снижение остаточного рельефа поверхности после ХМП было получено за счет разработанных:

1. Модели химико-механической планаризации ¿(ХМЙ).для процесса формирования многоуровневой металлизации с лолиномиалвньши зависимостями остаточной толщины диоксида кремния от времени планаризации и эффективной плотности заполнения. Разработанная модель позволила проводить вычисления остаточного рельефа поверхности после процесса XiVin с ошибкой моделирования меньшей на 20-55% по сравнению с ранее су щество вавш и м и. м одел я м и .процесса ХМП.

2. Модели ХМП для бсзнитридного STl-процесса с травлением по обратной маске, в которой учитывается двойная ступенька перед ХМП. Разработанная модель позволила проводить расчет остаточного рельефа

поверхности для безнитридного БТТ-лроцесса -с травлением по обратной 1 маске, который используется\в технологической линий НИИСИ РАН.

3. Рекурсивного алгоритма декомпозиции элементов топологического слоя СБИС. Предложенный алгоритм лозволил выполнять разделение-структур заполнения по'квадратам" моделирования и выполнять вычисление локальной плотности заполнения для топологического .слоя СБИС с числом элементов более 5*1 б6, что является -необходимым при снижении остаточного рельефа после ~ХМП -на основе моделирования для СБИС, соответствующих проектным -нормам >0,25-0,3*5 мкм.

4. Алгоритмов модификации топологических слоев -металлизации и поликремния-СБИС структурами заполнения,.-а также модификации обратной маски топологического слоя активных областей СБИС, в которых использован подход к снижению остаточного рельефа поверхности - после планаризации на -основе .моделирования процесса ХМП. Разработанные алгоритмы -позволили -снизить разброс, толщины межслойного диэлектрика; после процесса ХМП при формировании многоуровневой металлизации на 30%, а в 8Т1-процессе - на 70% по сравнению с алгоритмом'заполнения, учитывающего только распределение локальной плотности заполнения топологического слоя.