应用SUPREM-III进行集成电路扩散工艺模拟

赵怡然 刘欢 王健

摘 要：随着集成电路工艺的不断发展，工艺模拟软件功能也在不断地改善。本文以扩散工艺为例，同时在计算机上采用SUPREM-III软件进行扩散初始条件的编辑和工艺模拟，并对结果进行比较分析，从而避免了扩散工艺复杂的工程计算。

关键词：集成电路 SUPREM-III 扩散工艺模拟

1.引言

随着超大规模集成电路技术的发展，集成电路技术领域的计算机辅助设计技术，已经成为优化半导体器件结构，提高各种集成电路性能，设计开发和研制半导器件的特性必不可少的技术手段。我在这个领域里做了一些技术工作，深深地体会到从事集成电路技术研究的技术人员必须尽快掌握这一技术，才能解决工艺中的技术问题，提高开发研制新品的能力，从而提高占领及开拓集成电路产品市场的技术实力。

SUPREM系统是用于通用集成电路及分力半导体器件工艺的计算机模拟系统。当今国际上广泛应用的是SUPREM-Ⅳ版，是开发较为完善的一种工艺模拟器。就集成电路工艺模拟的模拟功能来说，集成电路工艺模拟系统可对集成平面工艺进行全工序、全参数的顺序模拟，同时也可进行单项工艺参数的模拟，现代集成电路技术中，工艺模拟无论对于工艺的研究与开发还是对于集成电路产品的工艺设计都具有重要的意义。计算机上采用SUPREM-III完成离子注入工艺初始条件的编辑和离子注入工艺模拟，并对模拟结果曲线进行比较，并在VC6.0环境下编程模拟N＋源、漏区的典型SUPREM运行程序。本系统预先采用SUPREM-III进行扩散工艺模拟，将晶向、方块电阻、氧化时间、氧化厚度、氧化温度、扩散结深等多组数据一一对应地存储于Foxpro数据库表中，用ODBC技术实现Authorware和Foxpro数据库开放式连接。实验中通过相关查询，在Authorware内部再利用插值方式，对操作者给出的晶向、氧化溫度、氧化时间、氧化厚度、扩散结深、方块电阻等进行计算后，并给出模拟结果。考虑到系统应用于教学而非工程计算，因此采用了数据库查询加差值数据拟合而非实时计算完成模拟，避免了较长时间的工程计算。系统提供了实际扩散炉设备操作面板，在计算机上完成扩散工艺控制程序的编辑以及扩散炉的操作，并得到相应操作的模拟结果。从而对扩散工艺操作过程有了更深刻的了解［１］。

2.扩散工艺模拟软件

我采用SUPREM软件来进行扩散工艺的模拟。大多数的杂质是通过离子注入来实现掺杂的，杂质的激活、注入，扩散工艺都可以进行模拟，同时可以和实际扩散工艺分布相比较。SUPREM软件包含大多数常用掺杂剂的注入参数。正常条件下，该程序可通过简单的双边高斯分布和高斯分布。还可以通过双Pearson Ⅳ型earson Ⅳ型分布来预测杂质分布情况。高版本的程序还可根据蒙特卡罗方法或者波耳兹曼传输方程来预测杂质分布情况。

3.SUPREM软件在扩散工艺中的应用

扩散工艺模拟的操作步骤同氧化工艺基本一致，只是两处略有不同：第一处，在进片过程中，在主界面操作台下选中扩散工艺按钮，双击设备，从而出现扩散工艺界面，界面的左侧为各种扩散方法，而右侧区域则是进入扩散设备的模拟系统。第二处，输入晶片位置号（1－12）如1号及硅片晶向如110后按键，然后点击进入工艺模拟窗口。把此处修改为输入晶片位置号（1－12），如2号及杂质类型（b或p）后按键，再进入工艺模拟窗口。

从上面的数据可以得到扩散工艺模拟结果，分析如下：在扩散温度和晶片类型相同的情况下，结深的数值随扩散工艺时间的增加而增加，扩散工艺的时间越长，结深的数值就越大。在扩散温度和扩散温度时间的情况下，p型晶片的结深的数值比b型晶片要大，在扩散时间和晶片类型相同的情况下，结深的数值会随扩散工艺温度的增加而增加，温度越高，结深的数值越大。结深与晶片号无关，方块电阻的阻值与晶片号无关，在扩散温度和扩散时间相同的情况下，p型晶片比b型晶片的方块电阻阻值要小得多，在扩散温度和类型相同的情况下，方块电阻的阻值会随扩散工艺时间的增加而减小，扩散时间越长，方块电阻的阻值就越小，在扩散时间和晶片类型相同的条件下，同时方块电阻阻值不为0，方块电阻的阻值会随扩散温度的增加而减小，扩散温度越高，方块电阻的阻值越小。

4.结语

从上面的扩散工艺模拟结果，可以得出SUPREM-III是一种可以用作集成电路工艺计算机辅助设计和模拟的有力的工具，它同器件模拟软件S2P ISCES的联用，可以对MOS场效应管和双极型晶体管特性的进行快速分析设计。在应用的过程中得到SUPREM-III中所用扩散等主要工艺的模型有多种模型可以选择，这样在工艺模拟中就可以灵活的应用。本实验结果表明本次扩散工艺模拟系统可以达到十分理想的模拟精度。是在集成电路工艺研究领域中技术人员的有利技术辅助手段之一。

参考文献：

［1］刘欢，魏立峰，王健，边福强.SUPREM-Ⅲ进行集成电路氧化-扩散工艺模拟［J］.微计算机信息，2007，29(5)：51-54.