在VLSI制造中基于辅助图形的灰度光刻形成三维结构 被引量：1

1

作者 王雷 张雪 王辉 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第9期832-837,共6页

半导体器件从单一的二维尺度微缩转向更复杂的三维物理结构,而其传统的制造方法与以硅基逻辑或存储器为主的超大规模集成电路(VLSI)制造工艺的兼容性越来越差。灰度光刻是一种实现三维结构的可行技术方案,但因物理尺寸受限和大规模制造... 半导体器件从单一的二维尺度微缩转向更复杂的三维物理结构,而其传统的制造方法与以硅基逻辑或存储器为主的超大规模集成电路(VLSI)制造工艺的兼容性越来越差。灰度光刻是一种实现三维结构的可行技术方案,但因物理尺寸受限和大规模制造成本过高,无法被直接应用于超大规模集成电路制造。提出了一种基于辅助图形的灰度光刻技术,通过辅助图形而非传统灰度光刻调整光源或透过介质的方法来调整光强分布,并结合光刻胶筛选方法,实现了仅通过调整单一光刻工艺模块,就使现有超大规模集成电路制造工艺生产线可低成本地兼容三维结构器件制造。制作了三维结构的微电子机械系统(MEMS)运动传感器,从而验证了所提出工艺的可行性。 展开更多

关键词 超越摩尔定律 超大规模集成电路(VLSI)制造 灰度光刻 辅助图形 微电子机械系统(MEMS) 分立器件

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一种基于IC电路设计的多次图形化方法

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作者 王雷 张顾斌 张雪 《半导体技术》 CAS 北大核心 2024年第8期713-718,共6页

集成电路光刻工艺中的多次图形化技术在版图拆分时着重强化图形分辨率,而非考虑电路复杂程度带来的图形复杂度和拆分难度,拆分后的版图依然包含多个电路设计单元,具有多种复杂结构,不利于光刻条件的进一步优化。以存储器为例,提出了一... 集成电路光刻工艺中的多次图形化技术在版图拆分时着重强化图形分辨率,而非考虑电路复杂程度带来的图形复杂度和拆分难度,拆分后的版图依然包含多个电路设计单元,具有多种复杂结构,不利于光刻条件的进一步优化。以存储器为例,提出了一种基于电路设计的多次图形化方法,根据电路功能单元或器件工作电压对设计版图进行识别分组。将版图进行重新布局拆分,使拆分后图形具备类似的空间周期和图形特征,克服了传统光刻工艺需要兼顾各种图形带来的缺陷。对图形结构空间周期进行全周期优化和最大化优化,降低了对光刻设备的依赖程度,为多次图形化技术提供了一种新的思路和可行性方案。 展开更多

关键词 多次图形化 版图拆分 存储器 光罩 工艺窗口 光学临近效应修正(OPC)

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HDP介质淀积引起的新天线效应及损伤机理 被引量：3

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作者 黄红伟 杭弢 李明 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期921-924,共4页

超大规模集成电路设计和制造过程中,基于栅氧化层击穿的天线效应已得到广泛研究。从一个数模转换电路的漏电失效案例分析着手,利用电性分析、物理失效分析、工艺排查结合电路设计分析等手段,研究了一种与栅氧化层无关的天线效应。结果... 超大规模集成电路设计和制造过程中,基于栅氧化层击穿的天线效应已得到广泛研究。从一个数模转换电路的漏电失效案例分析着手,利用电性分析、物理失效分析、工艺排查结合电路设计分析等手段,研究了一种与栅氧化层无关的天线效应。结果发现这种新的天线效应发生在高密度等离子体淀积介质层的工艺过程中,相邻金属互连长导线因不同的接地方式而具有不同的电势差,造成金属互连导线间的击穿和漏电。同时给出了该种天线效应的解决方案,该结果为半导体工艺设计规则制定提供了新的参考。 展开更多

关键词 天线效应 高密度等离子体(HDP) 失效分析 模拟集成电路 设计规则

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浮空p柱结构的超结IGBT器件的设计

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作者 吴玉舟 李泽宏 +3 位作者 禹久赢 潘嘉 陈冲 任敏 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第8期606-611,共6页

针对传统结构超结IGBT器件在大电流应用时的电导调制效应较弱,削弱了IGBT器件低饱和导通压降优点的问题,设计了p柱浮空的超结IGBT器件(FP-SJ-IGBT)。采用深槽刻蚀和回填工艺制备了p柱和p体区分离的超结IGBT器件。测试结果表明,该器件击... 针对传统结构超结IGBT器件在大电流应用时的电导调制效应较弱,削弱了IGBT器件低饱和导通压降优点的问题,设计了p柱浮空的超结IGBT器件(FP-SJ-IGBT)。采用深槽刻蚀和回填工艺制备了p柱和p体区分离的超结IGBT器件。测试结果表明,该器件击穿电压高于660 V,在导通电流20 A时,其饱和导通压降为1.7 V,相比于传统超结IGBT器件更低,关断能量为0.23 mJ,远低于传统超结IGBT器件的3.3 mJ,较低的导通压降和关断能量使得FP-SJIGBT器件的电流密度可达449 A/cm^(2)。此外,在400 V直流母线电压下,FP-SJ-IGBT器件具有不低于10μs的短路时间。 展开更多

关键词 浮空p柱 超结 IGBT 寄生双极结型晶体管 电导调制

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激光退火工艺在绝缘栅双极型晶体管的应用 被引量：1

5

作者 雷海波 肖胜安 童宇峰 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期434-437,451,共5页

激光退火是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)背面工艺的重要步骤。基于一种国产激光退火设备,对激光退火工艺的关键参数如激活率、激活深度与工艺条件之间的关系进行了研究。结果表明:双激光具有比单激光更高的激活率。在使用双激光时,B的激活... 激光退火是绝缘栅双极型晶体管(IGBT)背面工艺的重要步骤。基于一种国产激光退火设备,对激光退火工艺的关键参数如激活率、激活深度与工艺条件之间的关系进行了研究。结果表明:双激光具有比单激光更高的激活率。在使用双激光时,B的激活率与注入剂量有一定的关联,最高激活率可接近80%;磷的激活率也与剂量有一定的关系,最高可以达到100%。对激光退火处理样品进行TEM观察发现,再结晶后的激活区没有晶格缺陷。对采用激光退火工艺的IGBT器件性能分析表明,采用该工艺的器件性能参数基本达到国外竞争对手同类产品的同等水平。 展开更多

关键词 激光退火 薄片工艺 IGBT 双激光 激活率

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0.13μm嵌入式闪存金属互连短路失效分析与改进

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作者 赵江 张雷 +1 位作者 顾培楼 黄其煜 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期139-144,共6页

研究了一种0.13μm嵌入式闪存产品量产中常见的由于后段主要金属层互连短路引起的闪存电路读取数值失效的案例。通过采用电学失效分析和物理失效分析,成功观察到了含Cu成分较高的θ相(Al2Cu)在阻挡层TiN与Al-Cu金属薄膜界面处析出,导致T... 研究了一种0.13μm嵌入式闪存产品量产中常见的由于后段主要金属层互连短路引起的闪存电路读取数值失效的案例。通过采用电学失效分析和物理失效分析,成功观察到了含Cu成分较高的θ相(Al2Cu)在阻挡层TiN与Al-Cu金属薄膜界面处析出,导致Ti N刻蚀被阻止。由于Al-Cu物理气相沉积(PVD)时作业腔内的硅片表面温度接近350℃,推测θ相(Al_2Cu)的形成是硅片表面温度偏低所导致的。基于上述假设提出一个优化的Al-Cu物理气相沉积工艺方案,通过提高作业腔中硅片表面温度避免θ相生成。实验结果表明,新的工艺方案可以有效避免θ相(Al_2Cu)形成,并能解决金属互连短路的问题。 展开更多

关键词 嵌入式闪存 金属互连 失效分析 铝铜合金 θ相

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屏蔽栅沟槽MOSFET源-漏极间的漏电流优化 被引量：1

7

作者 余长敏 罗志永 刘宇 《半导体技术》 北大核心 2023年第12期1092-1096,共5页

对于功率MOSFET,在较大的外加电压下能否获得更小的源-漏极间漏电流是评价器件性能的重要指标之一。针对击穿电压150 V的屏蔽栅沟槽MOSFET源-漏极间漏电流过大的问题,提出了两种有效的优化方法,包括降低接触孔离子注入后快速退火温度及... 对于功率MOSFET,在较大的外加电压下能否获得更小的源-漏极间漏电流是评价器件性能的重要指标之一。针对击穿电压150 V的屏蔽栅沟槽MOSFET源-漏极间漏电流过大的问题,提出了两种有效的优化方法,包括降低接触孔离子注入后快速退火温度及减薄接触孔钛黏合层的厚度。结合理论计算,从缺陷影响的角度分析了上述方法减小漏电流的原因。这两种方法降低了源区pn结附近的缺陷浓度,导致pn结的反偏产生电流减小,从而减小漏电流,有效改善了源-漏极间漏电流过大的问题,使产品成品率得到提高。 展开更多

关键词 漏电流 击穿电压 接触孔 黏合层 离子注入

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基于沟槽型功率器件的三层掩膜板工艺设计

8

作者 王善屹 郭筝 +1 位作者 楼颖颖 钱亮 《现代电子技术》 北大核心 2015年第20期146-149,153,共5页

针对低压功率器件传统工艺流程进行创新和优化,以原有的6层掩膜板为基础,对掩膜板层数进行削减,用接触孔掩膜板完成原有的保护环掩膜板,工作区掩膜板及N+区掩膜板的作用。器件的电性参数目标,通过设计具体工艺参数,并对其进行仿真,以验... 针对低压功率器件传统工艺流程进行创新和优化,以原有的6层掩膜板为基础,对掩膜板层数进行削减,用接触孔掩膜板完成原有的保护环掩膜板,工作区掩膜板及N+区掩膜板的作用。器件的电性参数目标,通过设计具体工艺参数,并对其进行仿真,以验证工艺可行性。所用的参数与设计方案适用于所有低压功率器件生产制造。 展开更多

关键词 功率器件 沟槽型功率器件 掩膜板 工艺仿真

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一种改善三栅分栅快闪存储器耐久性能的方法

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作者 曹子贵 戴敏洁 +3 位作者 高超 黄浩 王卉 程凯 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期759-763,774,共6页

基于三栅分栅闪存在擦除操作F-N隧穿停止时界面电场恒定的特性,提出一种动态擦除电压模型,该模型基于稳定循环操作后浮栅电位的理念,通过实时可监测的浮栅电位值来动态调节闪存器件擦除操作的工作电压,提升了三栅分栅闪存器件的耐久特... 基于三栅分栅闪存在擦除操作F-N隧穿停止时界面电场恒定的特性,提出一种动态擦除电压模型,该模型基于稳定循环操作后浮栅电位的理念,通过实时可监测的浮栅电位值来动态调节闪存器件擦除操作的工作电压,提升了三栅分栅闪存器件的耐久特性。从实际监测数据可以看出,为保持稳定的浮栅电位,浮栅擦除操作电压随着编程/擦除循环次数先快速增加,并在循环10 000次后逐渐趋于饱和。相对于传统的恒擦除电压方式,通过这种新的动态擦除电压方式,器件在经过100 000次循环编程/擦除后阈值电压的漂移从原始1.2 V降低为小于0.4 V,优化了器件耐久性的工作窗口约0.8 V。 展开更多

关键词 闪存储器 三栅分栅 F-N隧穿 耐久性 动态 擦除电压

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UMOSFET功率器件漏电失效分析及工艺改善

10

作者 李秀然 刘宇 +2 位作者 王鹏 李秀莹 沈思杰 《半导体技术》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期627-632,共6页

针对U型沟槽MOSFET（UMOSFET）功率器件栅极和源极间发生漏电失效的问题,对失效器件进行了电学测试和缺陷检测,对失效现象和失效机理进行了分析,并进行了相关工艺模拟和工艺实验。采用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和... 针对U型沟槽MOSFET（UMOSFET）功率器件栅极和源极间发生漏电失效的问题,对失效器件进行了电学测试和缺陷检测,对失效现象和失效机理进行了分析,并进行了相关工艺模拟和工艺实验。采用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和聚焦离子束（FIB）对失效芯片的缺陷进行分析和表征。结果表明,器件的U型沟槽底部栅氧化层存在的缺陷是产生漏电的主要原因,湿氧工艺中反应气体反式二氯乙烯（TransLC）的残留碳化造成了芯片栅氧层中的缺陷。通过工艺模拟和实验,优化了湿氧工艺条件,工艺改进后产品的成品率稳定在98%～99%,无漏电失效现象。 展开更多

关键词 U型沟槽MOSFET(UMOSFET) 漏电失效 湿氧工艺 场氧化层 反式二氯乙烯(Trans_LC)

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CMOS器件热载流子注入老化的SPICE建模与仿真

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作者 王正楠 张昊 李平梁 《半导体技术》 CAS 北大核心 2023年第10期902-910,共9页

为了准确预测芯片电路寿命,建立了一种能成功双向预测CMOS器件寿命和器件老化程度的可靠性模型。结合改进的衬底电流方程、漏源电流和时间变量t,组建了Age(t)模型。通过挑选合适的BSIM4模型参数,联合Age(t)方程构建指数函数关系式,建立... 为了准确预测芯片电路寿命,建立了一种能成功双向预测CMOS器件寿命和器件老化程度的可靠性模型。结合改进的衬底电流方程、漏源电流和时间变量t,组建了Age(t)模型。通过挑选合适的BSIM4模型参数,联合Age(t)方程构建指数函数关系式,建立了一种可植入EDA工具内的CMOS老化SPICE模型,并提出了可获得精确模型性能的参数提取方法。在静态持续加电条件下,单级器件的仿真结果与实验数据吻合良好,并且表现出对寿命和老化率的良好预测性。采用该模型对由3级反相器组建的环形振荡电路进行动态信号仿真,得到20年后电路输出波形,验证了模型的合理性。 展开更多

关键词 热载流子注入(HCI) 可靠性仿真 老化模型 模型参数提取 SPICE模型

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单晶圆湿法清洗工艺中铝金属腐蚀问题研究

12

作者 汤莉娟 周广伟 施海铭 《半导体技术》 CAS 北大核心 2022年第1期46-49,共4页

在集成电路制造中,湿法清洗工艺中铝金属腐蚀是一种致命缺陷,它的出现将引发产品的可靠性问题。通过控制清洗过程中的工艺参数,增加起侧壁保护作用的铝金属氧化层的厚度,从而抑制铝金属腐蚀缺陷的产生。随着清洗溶液温度的降低,晶圆清洗... 在集成电路制造中,湿法清洗工艺中铝金属腐蚀是一种致命缺陷,它的出现将引发产品的可靠性问题。通过控制清洗过程中的工艺参数,增加起侧壁保护作用的铝金属氧化层的厚度,从而抑制铝金属腐蚀缺陷的产生。随着清洗溶液温度的降低,晶圆清洗后6 h铝金属腐蚀缺陷数量明显减少;随着H_(2)SO_(4)标称质量分数由80%增加到105%,铝金属腐蚀缺陷数量减少;而H_(2)SO_(4)标称质量分数继续增加到115%时,铝金属腐蚀缺陷数量却增加。清洗溶液温度和H_(2)SO_(4)质量分数实验结果表明,更低的温度以及一定范围内的高H_(2)SO_(4)质量分数有利于促进铝金属氧化层的生成,强化侧壁保护,从而达到抑制铝金属腐蚀缺陷发生的目的。 展开更多

关键词 铝金属腐蚀 湿法清洗 侧壁保护 集成电路制造 单晶圆

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