确定最佳翅片高度和曲率增加通道长度,防止短沟道效应,增加数据保留时间。
DRAM技术节点相应减少了,访问晶体管问题已经强调由于弱可控性。鞍鳍与埋设通道晶体管阵列(BCAT)随后采取增加通道长度,防止短沟道效应,增加数据保留时间[1]。然而,在超出20纳米技术节点,确保足够的设备性能(如保留时间和驱动器可控制性)变得更具挑战性。因此,DRAM制造商一直在寻找方法来提高设备性能使用BCATs无需修改现有的DRAM装置示意图。提高DRAM鞍鳍片的性能,可以使用虚拟流程建模研究翅片结构的影响和发展最佳翅片结构。
图1(一个)显示一个单细胞的传统DRAM,由2字线(WLs),一位线(提单)和2个存储节点接触(SNC)。鞍鳍产生在西城蚀刻步骤(WL金属沉积前)和位于细胞wordline以下(图1 (b),在黄色虚线圆圈)。鞍形翅片结构中可以看到细节通过垂直开挖wordline方向(图1 (b))。在设备模拟、鞍形翅片的性能几乎可以衡量裁剪晶体管和添加端口在大门口,源和排水后SNC过程(图1 (c))。
图1:传统DRAM的单个细胞,由2字线(WLs),一位线(提单)和2个存储节点接触(SNC)如图1所示(一个)。图中有三个图像。鞍鳍产生在西城蚀刻步骤(WL金属沉积前)和位于细胞wordline以下(图1 (b),对中心在一个黄色虚线圆圈)。鞍形翅片结构中可以看到细节通过垂直开挖wordline方向(图1 (b),对吧)。在设备模拟、鞍形翅片的性能几乎可以衡量裁剪晶体管和添加端口在大门口,源和排水后SNC过程(图1 (c),显示了大门,源和排水)。
在仿真中,我们也可以看看影响翅片结构的重要工艺参数和设备性能。在我们的研究中,只有鳍结构本身(包括翅片高度和翅片曲率)将优化的假设有效面积(AA)和王CD应该固定在鞍鳍设计方案。
如图2所示,翅片高度是最受硅/氧化腐蚀率的影响。硅鳍鳍曲率影响的溅射腐蚀率和溅射腐蚀角度在西城蚀刻步骤。每一个输入参数的范围需要设置执行线性回归之前设备性能在一个统一的蒙特卡罗模拟。SEMulator3D分析模块可以用来定位的重要输入参数为每个计量目标,为每个选定的目标,建立一个回归模型使用这些重要的输入参数。
图2:翅片高度、溅射角和鞍形鳍的溅射率。表描述了翅片高度和翅片曲率范围在我们的实验中使用的工艺参数。硅/氧化腐蚀率范围为我们的研究显示,与值在0.8到1.5之间。硅鳍溅射腐蚀率也显示,值介于0.5和3。最后,硅蚀刻溅射角显示,40 - 60度之间的值。
回归分析后,我们可以使用敏感性分析确定统计上显著的工艺参数。一旦确认了这些工艺参数显著影响性能,很容易优化预先确定过程中各种参数设置窗口仅仅通过观察模拟工艺参数和计量目标之间的关系。典型的一个例子的结果中可以看到图3 (a)。例如,在我们的翅片高度能源部,随着翅片高度增加,Vth减少,但开/关比率也减少因为Ioff增加了。这意味着翅片高度应该优化考虑Vth之间的权衡和开/关比率(电流)。图3 (b)显示等高线地图是很有用的同时看到两个工艺参数之间的关系和任何选择的计量目标。使用SEMulator3D中的灵敏度分析和线性回归能力,我们可以确定最优工艺参数范围。例如,如果我们希望Vth < 0.49 v,党卫军< 62 mv / 12月,离子/ Ioff > 3 * 109,最优工艺条件有一个氧化腐蚀率在1.0 - 1.2之间,溅射率> 2,马克斯角50。
图3:模拟结果,与一群9重要工艺参数进行敏感性测试。散点图所示为每个参数在一个轴上,用计量目标显示相反的轴,与仿真结果显示在图3 (a)在左边。一个图像的右侧,我们显示等高线地图是有用的同时看到两个工艺参数之间的关系和任何选择的计量目标。
这些类型的研究可以用来确定最佳翅片高度和翅片弯曲从而产生最佳的设备性能。这些研究的结果可以用来开发一个高性能鞍鳍为当前或下一代DRAM产品概要文件。
参考
[1]c·m·杨c·k·魏和c . s .赖IEEE可靠性、设备和材料16卷,没有。4,第687 - 685页,2016年12月
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