使用可见性腐蚀建模补偿腐蚀配方的挑战方面发展。
在干旱的腐蚀,加速离子的轨迹是不均匀和非均匀,由于与气体分子碰撞和其他随机热效果(图1)。这将影响腐蚀的结果,因为晶片上的腐蚀率在任何时候将随立体角可见大部分室和离子通量的角度范围。这些不均匀特性腐蚀剂利率复杂化的发展半导体过程中腐蚀配方设计。在本文中,我们将描述如何弥补这个干蚀刻使用的具有挑战性的方面可见性腐蚀建模在SEMulator3D。
图1:2 d表示中性的气体室内随机旅行。气体的角行程方向同样填充四面八方图中描述(图1 b)。在图1 b,我们显示带正电的离子和消极偏见的晶片。由于电场离子会加速向下;然而,完美的垂直轨迹将无法实现由于随机热影响和与其他离子或气体分子碰撞。角速度分布可以近似为高斯函数(图1 b)。
最简单的方法确定材料的腐蚀速率(ER)是测量材料厚度的毯子晶片之前和之后实际的腐蚀。使用平晶片在腐蚀过程中确保所有地点在一个局部区域有相同的暴露张角和离子通量,从而应该导致在均匀腐蚀速率可以测量(图2)。期间确定腐蚀速率特性相关的腐蚀,例如当战壕和hardmasks蚀刻,是不可能由于不同腐蚀角度和改变离子通量在这些特性。SEMulator3D能够模型这种类型的蚀刻使用其“多腐蚀”功能。软件措施暴露立体角为任何给定的点,并计算归一化腐蚀量成正比的离子通量分布范围公开的立体角(图2)。在入射角的离子通量分布假定为高斯标准差特征。
图2:在平坦的晶片表面,每个位置(a, B, C, D)是完全暴露在室(开度角等于180)和接收完整的离子通量向四面八方扩散。图2 b:在坑的底部和战壕(E, F),角范围内的视线室是减少。腐蚀速率可以扩展角范围内分布的积分(阴影区域在竖线)之间的曲线。
离子扩散角对于一个给定的蚀刻室设置(功率和压力设置)可以使用SEM图像经验确定腐蚀失效样品的时间。一个“虚拟”结构在一个虚拟室可以随后在SEMulator3D建模。虚拟能源部可以运行在这个模型中,通过不同角度扩散,直到虚拟腐蚀模型的结果与实际的扫描电镜图像资料。在图3中,一个假设的时间流逝蚀刻的SEM样品SEMulator3D几个厚度失效仿真模型相比,显示腐蚀形状和深度在不同角度传播价值。厚度设置在SEMulator3D描述了最大理论材料去除大部分的地区完整的可见性。这个设置将成比例最大的离子通量在一个实际的腐蚀样品室。仿真设置最佳匹配的实际腐蚀配方将模拟配置文件(3 d仿真图像)相匹配的SEM图像每厚度和时间增量步成比例。开发一个模拟配方相匹配相应的实际腐蚀配方是极其宝贵的。它可以用来预测腐蚀时间演化中的样本,并有可能在其他应用程序中使用虚拟腐蚀模型和结构在探索过程。
图3:比较模拟能源部对时间流逝的SEM。仿真能源部与不同角度传播常数腐蚀量使用(标准差的高斯分布)。执行仿真和增量材料去除步骤显示失效。正确的柱状图展示了角分布相关性数值设置在软件(规模)。实际的腐蚀过程的扩散角是由寻找最匹配的模拟DOE结果腐蚀概要文件。
SEMulator3D作为可见性腐蚀的一个例子,我们将使用一个异形二氧化硅和罪恶腐蚀过程模型来确定最佳ALD CD均匀厚度需要确保洞SADP支柱(图4)。示例包含一个50 nm罪层和一个100纳米高碳芯棒。芯棒直径20海里,有一个水平距80海里。最终的目标是创建一个使用SADP 40 nm距孔阵列。异形罪/二氧化矽蚀刻有一个角0.08和0.3的选择性扩散所有外国材料。孔的非对称形状形成的退化呈现钻石形状,圆形的开放,与圆柱形孔形成在芯棒。因为这个菱形孔的大小可以调节ALD,我们需要确定关键ALD厚度总离子进入这个钻石洞地区的持续时间腐蚀与离子进入汽缸。这将导致平均腐蚀深度和形状。
图4:钻石SADP孔阵列。芯棒直径20 nm和在水平方向相距80海里。洞向外扩张形成的沉积形成一个钻石形状和圆形的开放。使用异形二氧化矽蚀刻蚀刻孔的形状可以探索各种ALD厚度。
在SEMulator3D ALD厚度能源部执行确定最佳厚度。模拟的结果显示在图5中,自顶向下腐蚀的形状和截面底部可见。随着ALD厚度、孔的形状在罪恶/基体界面大小的变化,从广场到圆形和逐渐下降。在肾上腺白质退化症患者厚度足够,菱形孔的尖点能见度有限导致低腐蚀率和腐蚀保留一个圆形。ALD的厚度23.5 nm展品最均匀的孔的形状为这个特殊的异形二氧化硅和罪恶腐蚀过程。
图5:ALD和腐蚀层厚度依赖。使用描述各向异性蚀刻的二氧化硅(蓝色)和罪(绿色),由此产生的孔形状可以确定使用不同ALD厚度。最好的形状是在23.5 nm ALD值,使用一个SEMulator3D能见度腐蚀模型之前再次确认实际腐蚀的结果。
SEMulator3D中的能见度腐蚀剂特性提供了一种方法模型类似的腐蚀率在一个实际的腐蚀。SEMulator3D能见度腐蚀设置,例如角和选择性传播,可以与时间流逝SEM图像验证过程模型。流程模型可以用于探索腐蚀配方变动的影响在不同结构和不同腐蚀时间,没有实际的晶圆和测试的时间和费用。了解更多关于如何预测结构建模可以加快发展复杂的流程,点击在这里。
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