Разработка научных основ создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники методами приборно-технологического моделирования

Крупкина, Татьяна Юрьевна

Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах

автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Разработка научных основ создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники методами приборно-технологического моделирования

доктора технических наук: Крупкина, Татьяна Юрьевна
город: Москва
год: 2005
специальность ВАК РФ: 05.27.01

Диссертация по электронике на тему «Разработка научных основ создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники методами приборно-технологического моделирования»

Автореферат диссертации по теме "Разработка научных основ создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники методами приборно-технологического моделирования"

На правах рукописи

Крупкина Татьяна Юрьевна

РАЗРАБОТКА НАУЧНЫХ ОСНОВ СОЗДАНИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ БАЗОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ И МИКРОСИСТЕМНОЙ ТЕХНИКИ МЕТОДАМИ ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.27.01 -«Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.

Москва - 2005

Работа выполнена в Московском государственном институте электронной техники (технический университет)

Научный консультант - заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор

Королев Михаил Александрович

Официальные оппоненты:

1. Орликовский Александр Александрович - член-корреспондент РАН,

доктор технических наук, профессор.

2. Петросянц Константин Орестович - доктор технических наук,

профессор.

3. Сауров Александр Николаевич - доктор технических наук,

профессор.

Ведущая организация - Научно-исследовательский институт

измерительных систем им. Ю.Е. Седакова, г. Нижний Новгород

Защита состоится ^ 2005г. в '' часов на заседании

диссертационного совета Д. 212.134.01 в Московском государственном институте электронной техники (технический университет) по адресу. 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5, МИЭТ.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электронной техники.

Автореферат разослан « ^ » _ 40_ 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

¿006 - V Г723Ч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

Современное микроэлектронное производство строится на основе концепции компьютерно-интегрированного производства. Развитие и использование математических моделей технологических процессов и создаваемых в результате их применения приборов является одной из основ данной концепции, позволяет работать с контролируемыми объектами, будь то параметры отдельной технологической операции, электрофизические параметры слоев или параметры схемотехнической модели прибора на выходе производства.

Область приборно-технологического моделирования, являющаяся неотъемлемой частью современного производства изделий микроэлектроники и микросистемной техники, представляет собой систему научных знаний и прикладных программных инструментов, позволяющих осуществлять полномасштабное моделирование технологических процессов и приборов, успешно решать широкий круг задач по разработке новых полупроводниковых приборов, оптимальных и устойчивых к разбросу параметров технологических маршрутов, повышать технологичность выпускаемых изделий и производства в целом.

Путь, пройденный за 40 лет учеными и специалистами разных профилей в области создания эффективных систем приборно-технологического моделирования, привел к значительным достижениям в создании систем автоматизированного проектирования и программных средств приборно-технологического моделирования (ПТМ, ТСАБ). Приборно-технологическое моделирование стало надежным связующим мостиком между производством и дизайн - центрами, обеспечивая разработку и проверку их интерфейса, т. е. проектных норм и библиотечных элементов. Количество и сложность актуальных задач, стоящих в этой области продолжает увеличиваться с переходом к проектированию наноэлектронных изделий.

схемы. С другой стороны, налицо множество специфических объектов моделирования и подходов к организации процесса проектирования и изготовления конечного изделия, частью которого является приборно-технологическое моделирование. Разработан ряд конкретных примеров моделирования приборов и встраивания методик использования приборно-технологического моделирования в процесс создания новых и совершенствования имеющихся изделий, т.е. решено большое количество частных задач.

Таким образом, разработка и обоснование научных подходов к проблеме эффективного и надежного использования приборно-технологического моделирования (ПТМ) в качестве метода создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники является актуальным направлением научно-технических исследований. Результаты таких исследований позволяют решать широкий круг задач по разработке технологических процессов, интегральных полупроводниковых приборов, обеспечивать интерфейс между производством и дизайн-центрами, повышать технологичность выпускаемых изделий, разрабатывать интегральные элементы, устойчивые к разбросу технологических параметров, повышать выход годных изделий.

Цель диссертационной работы заключается в исследовании и разработке научных основ повышения эффективности методов создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники и разрабатываемых конструктивно-технологических решений путем всестороннего применения систем и средств приборно-технологического моделирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ и классификацию базовых приборных структур, технологических процессов и маршрутов и средств приборно-технологического моделирования и выделить элементы, критичные с точки зрения повышения эффективности процессов создания и совершенствования изделий микроэлектроники и микросистемной техники;

- разработать общую концепцию повышения эффективности методов создания и совершенствования базовых элементов микроэлектронной и микросистемной техники путем использования приборно-технологического моделирования (ПТМ);

- создать методологию научного исследования и проектирования на основе ПТМ, позволяющую учитывать специфику объекта моделирования;

- разработать методики выполнения основных этапов ПТМ, включая выбор моделей, предварительную калибровку параметров, использование многофакторного эксперимента в процессе моделирования;

- практически реализовать разработанные подходы к сквозному моделированию при проектировании и изготовлении элементов микроэлектроники и микросистемной техники.

Научная новизна результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:

1. В результате проведенного анализа объектов и средств приборно-технологического моделирования выделены их основные характеристики и элементы, критичные при разработке изделий микроэлектроники и микросистемной техники. К критичным элементам, в частности, относятся:

- технологические операции формирования структуры сложного функционального состава;

- области со сложным рельефом и/или высоким градиентом распределения примеси и параметры сетки в этих областях;

- характеристики границ раздела между слоями;

- области с высокими значениями плотности тока, напряженности электрического поля, скорости генерации - рекомбинации носителей, с плавающим потенциалом, параметры сетки в этих областях, выбранные модели для описания протекающих физических эффектов и численные значения входящих в них параметров.

2. Предложена концепция использования систем приборно-технологического моделирования для повышения эффективности создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники, основными принципами которой являются:

- реализация преимуществ сквозного подхода к моделированию, основанного на объединении технологического, приборного и схемотехнического уровней;

- предварительный анализ моделируемого процесса или прибора, определение его основных характеристик, специфики и критичных элементов с целью построения оптимального маршрута моделирования;

программных средств, моделей и значений параметров, использовать ранее накопленный опыт по моделированию данной технологии или конструкции прибора;

активное внедрение методов приборно-технологического моделирования в сферу промышленного производства, охватывающее разработку конструктивно-технологических узлов, повышение технологичности изделий методами «виртуального производства», развитие интеллектуальных методов моделирования и управления технологическими процессами.

3. Разработана методология исследования и проектирования приборов и технологических процессов интегральной и микросистемной техники на основе использования средств приборно-технологического моделирования, включающая учет специфики объекта моделирования, анализ размерности объекта и разбиение на модули с целью снижения размерности и распараллеливания вычислений, разработку оптимального маршрута моделирования, а также методики выполнения основных этапов приборно-технологического моделирования в процессе создания и совершенствования разрабатываемых конструктивно-технологических решений.

4. Разработана обобщенная модель базового технологического процесса изготовления КМОП интегральных схем с проектными нормами 0.5 - 0.35 мкм и на ее основе методология повышения технологичности изготавливаемых в данном процессе изделий; установлены закономерности, связывающие электрические параметры элементов интегральных схем с параметрами технологического процесса.

5. На основании проведенных исследований разработаны принципы интегрированного подхода к приборно-технологическому моделированию элементов и конструкций микросистемной техники, сочетающих микромеханические и интегральные конструктивно-технологические узлы, а именно, объединение принципа интеграции уровней моделирования по вертикали с горизонтальной интеграцией программных средств и моделей на приборном уровне, обеспечивающей моделирование физических эффектов, лежащих в основе преобразования энергии; на их основе предложена методика расчета и оптимизации пьезорезистивных элементов с использованием средств приборно-технологическогс моделирования.

6. В результате проведенного анализа предложен комплексный подхол к приборно-технологическому моделированию конструкций элементы для радиационно-стойких интегральных схем. Показано, что для таки> структур существенным является учет пространственного распределен™

конструктивно-технологических и физических параметров. Разработан метод расчета субмикронных МДП-транзисторных структур КНС- и КНИ-типа, обеспечивающий уточнение электрических характеристик, в зависимости от конструктивно-технологического способа установления контакта к областям с плавающим потенциалом.

Практическая значимость работы определяется следующими основными результатами:

- Разработанный в диссертации научный подход к развитию и использованию методов приборно-технологического моделирования и разработанная методология моделирования позволяют повысить эффективность процесса приборно-технологического моделирования в целом, путем решения проблем учета специфики объекта и критичных элементов, выбора моделей и численных значений параметров, путем построения рационального маршрута моделирования и схемы использования программных средств.

Полученные научные и научно-методические результаты обеспечивают существенное снижение вычислительных затрат в процессе моделирования, повышают «выход годных» виртуальных экспериментов и делают приборно-технологическое моделирование доступным и эффективным для использования в практике инженерного проектирования.

- Практическая значимость работы подтверждается внедрением следующих результатов:

1. Разработанная модель базового технологического КМОП-процесса с проектными нормами 0.5 - 0.35 мкм использовалась при отработке технологии опытного производства НИИ Системных исследований РАН. Выполненная отработка параметров технологических операций и оптимизация конструкции КМОП-транзисторов и конструктивно-технологического узла мелкощелевой изоляции позволила сократить сроки проектирования базового технологического маршрута и количество опытных партий при аттестации технологических операций и маршрута в целом. Экономический эффект от использования результатов работы, подтвержденный актом внедрения, составил 1,372 тыс. рублей.

2. Проведена апробация разработанной методики предварительной калибровки технологических моделей базового технологического маршрута на базе производственного комплекса ОАО «Ангстрем». Применение данной методики позволит существенно сократить сроки настройки производственных мощностей предприятия на выпуск изделий,

разрабатываемых на основе конкретного конструктивно-технологического решения, что подтверждается соответствующим актом.

3. Разработанная в диссертационной работе методология исследования и проектирования приборов и технологических процессов интегральной и микросистемной техники на основе использования средств приборно-технологического моделирования использовалась при проведении целого ряда научно-исследовательских работ, проводимых в МИЭТ и Технологическом центре, а также при подготовке кандидатских диссертаций: «Исследование и разработка конструктивно-технологических методов улучшения параметров силовых планарных МОП транзисторов» (Швец A.B., 2004г.), «Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания планарных мощных МОП-транзисторов с повышенным значением пробивного напряжения для интеллектуальных силовых интегральных схем» (Красюков А.Ю., 2005г.), «Исследование и разработка двухколлекторного латерального биполярного магниточувствительного транзистора» (Козлов A.B., 2005 г.), «Исследование и разработка методов приборно-технологического моделирования конструкций и маршрутов создания субмикронных МДП-структур» (Балашов А.Г., 2005 г.). Практическая значимость данных работ также подтверждена соответствующими актами внедрения.

4. Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс в Московском государственном институте электронной техники. Разработанная автором методология приборно-технологического моделирования, методики расчета различных типов интегральных элементов использованы при разработке и модернизации лекционных курсов и лабораторных практикумов по ряду учебных дисциплин, в том числе: «Моделирование технологических процессов», «Моделирование в среде ISE TCAD», «Специальные разделы микроэлектроники», «Электроника» и других, а также при написании учебного пособия «Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем», издательство БИНОМ. Лаборатория знаний.-Москва, 2005 г.

На защиту выносятся:

1. Основные научные принципы эффективного применения ПТМ как метода создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники:

- максимальное использование преимуществ сквозного подхода к моделированию, основанного на объединении технологического, приборного и схемотехнического уровней;

- выделение специфики моделируемого объекта и внешних воздействий на этапе предварительного исследования, что позволяет построить оптимальный маршрут моделирования;

- построение процесса моделирования на основе разработанной методологии приборно-технологического моделирования с использованием методик для выполнения отдельных этапов, позволяющих сократить количество пробных вариантов, долю объемных и длительных расчетов, формализовать процедуры выбора программных средств, моделей и значений параметров.

2. Классификация объектов приборно-технологического моделирования: технологических операций и маршрутов - по типу и функциональному составу модели; конструктивно-технологических узлов - по типу структуры, размерности задачи, характерному размеру конструктивных элементов, основному материалу конструкции.

3. Метод приборно-технологического моделирования элементов микросистемной техники, объединяющий вертикальную интеграцию уровней моделирования с горизонтальной интеграцией программных средств, позволяющей моделировать процессы преобразования энергии в устройстве.

4. Структура системы «виртуального производства», настроенная на реальный производственный процесс, и принципы организации моделирования в рамках данной системы.

5. Методика моделирования пьезорезистивных интегральных элементов, входящих в состав датчиков и устройств микросиетемной техники.

6. Результаты трехмерного приборно-технологического моделирования КНИ МОП-транзисторов с топологическим способом реализации контакта к подзатворной области.

Апробация работы.

European Congress on Intelligent Techniques and Soft Computing.- Aachen, Germany.-1995; Workshop on Design Methodologies for Microelectronics.-Smolenice Castle, Slovakia.- 1995; Вторая Всероссийская научно-техническая конференция "Электроника и информатика - 97" - Москва, МИЭТ, 1997 г.; Всероссийская Научно-техническая конференция "Микро-и наноэлектроника - 98" - Звенигород, 1998 г.; Третья Международная научно-техническая конференция "Электроника и информатика - XXI век" - Москва, МИЭТ, 2000 г.; Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники, Таганрог, 2002, 2004 гг.; IV Международная научно-техническая конференция "Электроника и информатика - 2002" - Москва, Зеленоград, 19-21 ноября 2002 г.; 4-ая Международная научно-практической конференция «Вузовская наука, промышленность, международное сотрудничество», Минск, 2002; XV научно-техническая конференция «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления», 2003; International Conference "Micro- and nanoelectronics - 2003" ICMNE - 2003, October 6th - 10th , 2003. - Moscow - Zvenigorod, Russia; VI International Congress on Mathematical Modeling. September 20-26, 2004, Nizhny Novgorod, Russia.

Публикации.

Всего по тематике исследований автором опубликовано 54 работы, в том числе 26 статей и 27 тезисов докладов, учебное пособие. Основные положения диссертационного исследования полностью представлены в опубликованных работах. Список основных работ приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы из 226 наименований, приложения. В приложении приведены акты внедрения результатов диссертационной работы. Объем диссертации 233 страницы в том числе 74 рисунка и 19 таблиц.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации,

сформулирована цель работы и основные задачи, определена научная новизна работы и ее практическая значимость. Приводятся основные положения и результаты, выносимые на защиту, перечислены конференции, совещания и семинары, на которых докладывались основные результаты работы и ее научные положения.

В первой главе рассмотрены этапы развития приборно-технологического моделирования, роль методов ПТМ в решении проблем

проектирования в микроэлектронике и направления развития приборно-технологического моделирования как инструмента создания и совершенствования изделий интегральной и микросистемной техники.

Современный рынок микроэлектроники выдвигает очень жесткие требования к проектам ИС с точки зрения технологичности, тестируемости и таких ключевых аспектов как размер кристалла, потребляемая мощность, выход годных и стоимость. «Узким» местом становится сфера проектирования. Показателен тот факт, что в настоящее время дизайнеры - схемотехники уже не успевают осваивать все новые уровни минимально допустимых размеров в том же темпе, в каком это делают технологи и изготовители технологического оборудования.

В самом начале развития интегральной схемотехники основными проектировщиками были специалисты в области физики твердого тела. Именно они определяли характеристики создаваемых в подложке областей и настраивали параметры процесса, чтобы получить на выходе ожидаемую функцию от нескольких приборов, изготовленных вместе на одном кристалле. Существующее в настоящее время полное разделение между проектированием схемы и обработкой пластин пришло позже. Это разделение явилось, безусловно, оправданным. Оно открыло путь, с одной стороны, к развитию методологии проектирования стандартных технологических процессов, обеспечивающих высокие показатели выхода годных, и, с другой стороны, к быстрому развитию науки схемотехнического проектирования интегральных схем.

Стандартизация в области технологии изготовления интегральных микросхем явилась основой не только для введения системы обеспечения качества обработки пластин, но и для развития концепции компьютерно-интегрированного производства. В рамках компьютерно-интегрированного производства полностью автоматизирован учет и обработка информации о технологическом процессе, его номинальных параметрах, текущем состоянии переменных, состоянии каждой пластины, запущенной в производство. Такой подход позволяет развивать микроэлектронное производство и его технологию, базируясь на научных принципах и широко используя методы математического моделирования.

Важность процедур разработки библиотечных элементов и проверки проектных норм растет при переходе на новые технологии еще быстрее, чем число транзисторов на кристалле. Это означает, что и схемотехническое проектирование непосредственно связано с той областью исследований, которая занимает сегодня уникальное место во всей системе создания новых изделий интегральной микроэлектроники. Речь идет о разработке самой сердцевины и основы всех проектов, о

проектировании конструкции интегральных транзисторов и других интегральных приборов, о разработке основных интегральных элементов и расчете условий технологического процесса, необходимых для их изготовления. Этот этап проектирования всегда основывался на численном математическом моделировании технологических процессов и полупроводниковых приборов, с помощью которого удавалось снизить количество итераций и стоимость исследований при отработке новых конструкций.

Таким образом, система научных знаний и прикладных программных инструментов, позволяющая осуществлять полномасштабное и взаимосвязанное моделирование технологических процессов и приборов, является одной из основ не только в проектировании, но и в производстве интегральных схем и представляет собой связующий фундамент, без которого создание и разработка современных микроэлектронных изделий просто невозможна.

Исторически началом развития приборно-технологического моделирования в микроэлектронике можно считать работы, посвященные численному расчету биполярного транзистора в одномерном приближении (1964 г.) и МОП-транзистора в двумерном приближении (1968 г.). Чуть позже появляются и первые работы, относящиеся к моделированию технологических процессов. Исследования в этой области в те годы во многом определялись темпом развития вычислительной техники, которая и делала реальным (или нереальным) решение и даже постановку той или иной задачи. Тем не менее, в семидесятые годы из отдельных работ, как за рубежом, так и у нас в стране складывается целое направление. Благодаря тому, что советская наука всегда базировалась на фундаментальных исследованиях в области физики и математики, в области математического моделирования сразу появляются очень серьезные работы мирового уровня, возникают сильные отечественные школы в Москве, Риге, Новосибирске. Большой вклад в становление нового научного направления внесли Носов Ю. Р., Петросянц К. О., Шилин В. А., Авдеев Е.В., Баталов Б. В., Кремлев В. Я., Польский Б.С., Миргородский Ю.Н., Абрамов И.И., Бубенников А.Н., Садовников А.Д. и другие. Как показало дальнейшее развитие, именно наши ученые во многом определяли прогресс этого научного направления и его влияние на полупроводниковую индустрию во всем мире.

Постепенно формируется понимание того, что комплексное решение задач автоматизации проектирования элементной базы СБИС должно осуществляться на основе разработки системы взаимосвязанных моделей и программ для обеспечения цикла «сквозного» проектирования. Такие

комплексы программ должны выполнять задачи трех взаимосвязанных этапов:

- моделирование физической структуры элемента по описанию технологического процесса;

- моделирование требуемой совокупности выходных электрических характеристик и параметров прибора;

- синтез электрических моделей для схемотехнических расчетов с учетом характерных режимов работы элементов, что придает такому подходу к моделированию «сквозной» характер.

В этой связи уместно коротко остановиться на результатах, изложенных автором в рамках кандидатской диссертации на тему «Сквозное приборно-технологическое моделирование для интерактивного проектирования элементов МДП СБИС» в 1987 г. Выполненная в тот период работа была направлена на продвижение методов и средств приборно-технологического моделирования в производственную среду через оснащение специально разработанными автором моделями и пакетами программ миникомпьютеров, составлявших в то время основу автоматизированных рабочих мест. В диссертации отмечалось, что модели и программы, основанные на численных методах анализа и позволяющие проводить глубокие научные исследования, ориентированы на применение высокопроизводительных ЭВМ, однако, имеющиеся в распоряжении инженера - разработчика СБИС вычислительные средства не позволяют использовать такие программы в качестве рабочего инструмента для оперативного анализа большого числа технологических и приборных вариантов. С другой стороны, экономичным по объему занимаемой памяти и по быстродействию, а, следовательно, доступным в качестве интерактивного рабочего инструмента является программное обеспечение, использующее квазианалитические модели с учетом двух- и трехмерных эффектов.

В результате решения поставленных в диссертации задач был на практике реализован сквозной подход к приборно-технологическому моделированию элементов МДП СБИС и разработаны модели и программное обеспечение, позволявшие уже в тот период внедрить методы приборно-технологического моделирования в инженерное проектирование маршрутов изготовления и конструкций МДП -транзисторов с заданными электрическими характеристиками.

В последние пять лет в сфере моделирования технологии и полупроводниковых приборов произошел ряд заметных трансформаций. Отличительные черты этого этапа следующие:

- основные усилия сосредоточены на моделировании наноразмерных эффектов и приборов, и, тем не менее, именно моделирование остается одним из «узких мест» в развитии наноэлектроники;

- разработанные к настоящему времени САПР на основе приборно-технологического моделирования прочно заняли свое место в полупроводниковой промышленности; развитие идет в области трехмерного моделирования и систем эффективной оптимизации, встроенных в производственный процесс;

- рынок программных средств этого класса монополизировал ЗупорБув, купив основных участников конкурентной борьбы: сначала ТМА, а в 2004 г. - и 1БЕ Ав.

В настоящее время средства приборно-технологического моделирования, используемые в качестве инструмента проектирования, представляют собой целый комплекс программных модулей, объединенных между собой в единое целое и решающих следующие задачи:

- моделирование отдельных технологических операций, расчет профилей распределения примеси, толщин и электрофизических параметров слоев;

- расчет структуры, получаемой в результате последовательности технологических операций - технологического маршрута;

- расчет на основе численного моделирования электрических и других характеристик полупроводниковых структур;

- экстракцию схемотехнических параметров прибора по его электрическим характеристикам, расчет фрагментов схем;

- планирование эксперимента, расчет результатов моделирования «виртуальной партии» пластин, «проходящей» по базовому технологическому маршруту с расщеплением входных параметров;

оптимизацию параметров технологических операций, технологического маршрута, размеров элементов с целью получения заданных характеристик изделия.

Однако существует ряд причин, снижающих эффективность методов приборно-технологического моделирования при проектировании микроэлектронных и микросистемных устройств. К таким причинам относятся:

- большое количество используемых программных модулей;

- разнообразие типов моделируемых структур, их специфика и критичные элементы;

- особенности численных методов моделирования, необходимость разделения решаемой проблемы на подзадачи, использование иерархического подхода в построении численной модели;

- необходимость калибровки моделей.

Сформулированы пути решения указанных проблем, цель диссертационной работы и круг задач, которые необходимо решить для ее достижения.

Во второй главе проведен анализ и классификация объектов и средств приборно-технологического моделирования.

Модели технологических операций являются основными элементами на первом этапе приборно-технологического моделирования. Проведенный анализ позволил выделить базовые характеристики моделей операций, по которым их можно классифицировать: это тип модели и ее функциональный состав.

По способу построения модели можно разделить на два класса: физические и геометрические.

Физические модели представляют собой системы уравнений, описывающие с той или иной степенью точности реальные физические и физико-химические процессы, происходящие в исследуемой структуре при данном виде технологической обработки.

Геометрические модели отображают внешний результат выполняемой технологической операции в виде изменения толщин и формы слоев, добавления или удаления некоторых слоев в исследуемой структуре.

Функциональный состав модели операции - это перечень моделируемых эффектов, или изменений, которые должны быть включены в расчет. Фактически, модели технологических операций - это модели однозначно определенных изменений в исследуемой структуре, происходящих в результате заданных воздействий. Таблица 1 отображает функциональный состав основных типов операций.

Модель технологического маршрута, в первом приближении, - это модель технологических операций, последовательно выполняемых на одной и той же исходной структуре. К наиболее часто используемым на практике моделям маршрутов относятся:

- модель базового технологического маршрута;

модель маршрута создания базового конструктивно-технологического узла;

- модели маршрутов пластин-спутников;

- модели маршрутов с расщеплением технологических параметров (сплит-партии).

Таблица 1. Функциональный состав моделей технологических операций.

^Чк^оделируемый Внедре- Перерасп Появле- Удаление Измене-

эффект ние ределение ние слоя ние

Операциям. примеси примеси нового слоя толщины слоев

Ионное ••

легирование ■к _

Окисление, силицидизация , , ^ул К. Т +

Отжиг

Эпитаксия • + г А<

Травление Шкйк 1.'.,

Осаждение

Фотолитография

Построение модели маршрута - важный этап приборно-технологического моделирования. Кроме моделей отдельных технологических операций в нее необходимо включать:

- модель обрабатываемой пластины,

- параметры оптимизации сетки,

- информацию о геометрии масок,

- модели для анализа электрофизических параметров слоев.

В современных интегральных микросхемах можно выделить следующие типы конструктивно-технологических узлов: транзисторные структуры; области изоляции; пассивные элементы; специализированные узлы (структуры электростатической защиты, оптоэлектронные преобразователи и др.)

Анализ типовых конструктивно-технологических узлов с точки зрения моделирования позволил выделить следующие основные характеристики:

- размерность задачи (одно-, двух-, трехмерные);

- характерные размеры конструктивных элементов (микронные, субмикронные, нанометровые);

- основной материал конструкции (объемный кремний, пленочный кремний, ваАв, гетероструктуры, другие специальные материалы).

Последние достижения в области разработки микросистем позволяют на практике использовать реальное микроэлектронное производство как

основу для создания широкого класса изделий МСТ. При этом технологические операции и маршруты должны быть адаптированы под конструкцию и технологию микросистемного устройства.

Подобно тому, как микроэлектронное производство нуждается в адаптации для производства изделий микросистемной техники, аналогичная адаптация должна быть выполнена и в пространстве «виртуального производства». Если мы хотим осуществлять эффективное проектирование технологичных элементов МСТ, то необходимо наряду со специально разрабатываемыми моделями опираться на уже проверенные мощные средства моделирования, разработанные для микроэлектронного производства.

Элементы микросистемной техники, как объекты моделирования, представляют собой сложные системы, использующие различные физические эффекты. Основные этапы преобразования информации в этих элементах укрупненно представлены на рисунке!.

Преобразование

входной информации в электрические сигналы

Чувствительные элементы, преобразовател и физических величин

Обработка

еяш&йГ л:

..........т»:т

микропроцесс оры ЦОС, ЦАЦ,

У; распределенц

'' Исйол нитейь

<5 * .

* ' Д.ктюяттз "лиидач^р'

в и

Рис. 1. Основные функциональные узлы преобразования энергии (информации) в элементах микросистемной техники.

Центральный блок на этой схеме включает элементы цифровой обработки сигналов, выполняемые по интегральной технологии, поэтому принципиальных сложностей при их сквозном приборно-технологическом моделировании обычно не возникает. Элементы входного и исполнительного блока, напротив, могут отличаться по ряду существенных характеристик. Сюда относятся:

- используемые материалы;

- особенности технологических операций и маршрута в целом;

- физические эффекты, лежащие в основе преобразования энергии.

Анализ возможностей рассматриваемых программных средств и опыт их практического использования позволяет выделить в моделировании элементов МСТ следующие этапы:

- анализ принципиальных возможностей моделирования физических эффектов, технологических операций и всего технологического процесса изготовления элемента МСТ с помощью существующих программных средств;

- выделение характеристик материалов, отвечающих за преобразование информации в устройстве;

- внесение необходимых данных в библиотеки параметров материалов;

- построение сквозного вертикального маршрута моделирования, объединяющего технологический и приборный уровни и горизонтального маршрута, объединяющего при необходимости программные средства для физического моделирования прибора;

- выбор физических моделей, обеспечивающих требуемый уровень точности описания объекта;

- проведение расчета характеристик элемента для номинальных значений технологических параметров;

- анализ чувствительности исследуемого элемента к разбросу технологических факторов, выбор оптимальных вариантов.

Рассмотрены существующие и перспективные системы программных средств приборно-технологического моделирования. В качестве наиболее эффективных и надежных программных продуктов приборно-технологического моделирования отмечены ТБиРЛЕМ - среди пакетов технологического моделирования и ОЕБЗК - среди программ расчета приборов.

Глава 3 посвящена разработке концепции эффективного использования приборно-технологического моделирования как метода создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники.

В широком смысле приборно-техиологическое моделирование призвано выполнять определенный круг задач в процессе создания и совершенствования изделий микроэлектронной и микросистемной техники. Создание изделий включает этап поисковых НИР, проектирование, освоение производства. На этапе поисковых НИР с помощью средств приборно-технологического моделирования решается задача поиска и исследования возможных вариантов технологии и необходимых полупроводниковых структур. Роль приборно-технологического моделирования очень высока и на этапе проектирования, в первую очередь при разработке технологии изготовления, конструкции базовых элементов, достижении заданных проектных электрических характеристик и схемотехнических параметров. При подготовке и освоении производства общепризнанным является значение ПТМ для выбора оптимальных технологических параметров, процессных окон, обеспечивающих наиболее воспроизводимые и устойчивые результаты. Фактически, подготовка производства здесь тесно переплетается с задачей «проектирования на технологичность изделия».

Совершенствование изделий может идти по линии совершенствования рабочих характеристик или по линии совершенствования технико-экономических показателей. Если улучшение рабочих характеристик достигается за счет совершенствования приборных структур и технологических процессов их изготовления, использование приборно-технологического моделирования является обязательным условием целенаправленной работы. В случае усовершенствований, затрагивающих только схемотехнический и (или) логический уровни, возможно использование приборно-технологического моделирования для численного анализа шумов в подложке, токов утечки, паразитных эффектов, определяемых размещением логических элементов на кристалле в целом.

Среди технико-экономических показателей одним из основных является выход годных кристаллов. Хотя анализ причин брака не является главной целью приборно-технологического моделирования, программные средства ПТМ, как правило, позволяют проводить статистический анализ, строить поверхности отклика для исследуемых характеристик, определять допуски на разброс технологических параметров. Все это позволяет эффективно использовать приборно-технологическое моделирование и при совершенствовании технико-экономических показателей.

Выделен ряд особенностей, характерных для процесса приборно-технологического моделирования в целом и не зависящих от специфики

проблемы, что позволило определить основные принципы эффективного использования приборно-технологического моделирования при создании и совершенствовании базовых изделий микроэлектронной и микросистемной техники:

- тщательный предварительный анализ моделируемого процесса или прибора, определение его основных характеристик, специфики и критичных элементов с целью построения оптимального маршрута моделирования;

- использование специально разработанной методологии приборно-технологического моделирования и методик выполнения отдельных этапов, позволяющих сократить количество пробных вариантов, долю объемных и длительных расчетов, формализовать процедуры выбора программных средств, моделей и значений параметров, использовать ранее накопленный опыт по моделированию данной технологии или конструкции прибора.

Рассмотрены принципы организации системы «виртуального производства» на основе программной среды приборно-технологического моделирования.

Термины «виртуальная фабрика», «виртуальное производство» широко распространены в работах, посвященных современным принципам организации проектирования и промышленного производства интегральных схем. Под «виртуальной фабрикой» (virtual fab) понимают, собственно, место в Интернете, где можно разместить заказ на изготовление кристаллов. В отличие от этого, «виртуальное производство» (virtual manufacturing) можно рассматривать и как систему полного сквозного приборно-технологического моделирования на физическом уровне, и как оболочку синтеза технологий, и как систему моделирования на уровне фабрики. На наш взгляд, этот термин наиболее полно и точно соответствует системе моделирования процесса производства интегральных схем на физическом уровне. В этом случае мы имеем дело действительно с «виртуальным производством» изделий по интегральной технологии, осуществляемым в определенной программной среде, и можем видеть, как из исходных пластин на входе получаются на выходе интегральные элементы с определенными электрическими и схемотехническими параметрами.

Таким образом, «виртуальное производство» - это общее понятие для интегрированной системы программных и аппаратных средств и методов

моделирования, которая позволяет разработчикам синтезировать полный маршрут технологического процесса и изготавливать ИС, полностью оптимизированные по критериям характеристик надежности, технологичности, стоимости жизненного цикла и времени производственного цикла.

Предложена структура системы «виртуального производства», запуск которой осуществляется вводом маршрутной карты реального производства. На выходе мы должны иметь схемотехнические параметры оптимизированных интегральных элементов, характеристики конструктивно-технологических узлов. Цикл оптимизации, по которому движется «виртуальная партия», включает несколько этапов.

Первый этап - этап технологического моделирования. Для его выполнения необходимо иметь предварительно откалиброванные модели процессов, привязанные к конкретным единицам реального производственного оборудования. Полный набор таких моделей представляет собой парк «виртуального оборудования». После того, как технологический маршрут для заданной «виртуальной партии» выполнен, можно приступать к «измерению» электрических и других характеристик.

Стандартные форматы представления результатов моделирования и специальные программы - редакторы позволяют сформировать виртуальные тестовые структуры и образцы интегральных элементов и исследовать их отклик на внешние воздействия различного рода (электрические, электромагнитные, оптические, тепловые, механические и др.). Используемые для таких расчетов программы численного двух- и трехмерного моделирования обеспечивают работу такого виртуального комплекса в исследовательских целях, а также формируют набор данных для перехода к задачам схемотехнического проектирования.

Встроенный в цикл работы «виртуального производства» этап экстракции схемотехнических параметров элементов готовит информацию для принятия решения о годности данных элементов по критериям, задаваемым дизайнерами схем, или о продолжении оптимизации технологического маршрута и конструкции элемента. Взаимосвязь всех этапов создает условия для обоснованного выбора параметров критичных технологических операций, обеспечивающих наиболее устойчивые к технологическому разбросу значения схемотехнических характеристик.

Характерной особенностью современного полупроводникового производства является принципиальное изменение роли задач, решаемых в рамках его автоматизации. Задача автоматического управления технологическими процессами превращается из вспомогательного элемента производства в основной, определяющий и технический уровень

выпускаемой продукции, и уровень ее качества. Для ее реализации требуются новые эффективные методы и средства компьютерного моделирования и анализа, легко встраиваемые в общую систему автоматизированного управления производственным процессом и обеспечивающие работу в реальном масштабе времени.

Процесс принятия решений является наиболее сложным и ответственным этапом в системах управления. Его характерная особенность - это формулировка задачи и определение целей на профессиональном языке, включающем понятия и отношения с нечеткими границами, высказывания с многозначной шкалой истинности. Самое актуальное требование в области принятия решений - предоставление человеку средств помощи для оценки решений и сжатого представления сущности проблемы и контекста смены событий. Эффективное решение таких задач в области управления современным компьютерно-интегрированным производством СБИС возможно при использовании с одной стороны методов и средств приборно-технологического моделирования, а с другой стороны - лингвистических переменных и нечетких множеств.

Применение нечеткой логики эффективно для систем управления, математические модели которых неизвестны, очень сложные или изменяющиеся во времени, для нелинейных или динамических процессов. Идея метода нечеткого управления заключается в реализации с помощью программных или аппаратных средств качественного процесса решения задачи с использованием нечеткой логики. При традиционном нечетком управлении осуществляется параллельная обработка большого числа правил, в качестве которых используются нечеткие выводы по типу «если ... то ...».

Нечеткое управление основано на теории нечетких множеств. Нечеткая модель представляется в виде множества логических правил V: 1Р х, ¡в А,] АШ х2 ¡б Ы ... АИО хР ¡я АР] ТНЕИу^В^

где V означает .¡-е правило, А/, BJ - нечеткие множества, х— входные переменные (1 < \ < р), у, - выходное значение .¡-го правила.

Окончательный результат вывода получается как средневзвешенное значение всех выводов для каждого правила с использованием в качестве весов значений истинности правил:

_ уу.

У =Twjyj-j

Обычно в нечетких контроллерах для П используют оператор минимума:

Wj = min { A!J(xi), ... А/(х,), ..., ApJ(Xp)}.

Ключевым моментом качественного моделирования является идентификация нечеткой модели системы. Построение нечеткой модели обычно состоит из двух аспектов: структурной идентификации и параметрической идентификации. Это длительная и трудоемкая процедура, особенно при увеличении размеров моделируемой системы.

Нечеткая логика обеспечивает успешное решение данной проблемы, но для сложных систем в большинстве случаев бывает трудно определить правильное множество правил и функций принадлежности. Кроме того, возникают трудности при настройке модели на оптимальное решение с достаточной степенью точности. Данные проблемы можно эффективно решить путем комбинации искусственных нейронных сетей (ИНС) и нечеткой логики. В этом случае нейронные сети используются для генерации нечетких правил и функций принадлежности, что обеспечивает уменьшение затрат вычислительных ресурсов.

Нечеткие кластеризующиеся сети Кохонена могут успешно применяться для решения задач структурной идентификации при построении нечеткой модели системы на основе фактических данных. Традиционный способ разбиения входного пространства и определения количества нечетких правил требует большого количества вычислений, поэтому для этой цели можно с успехом использовать нечеткие кластеризующиеся сети Кохонена. С помощью нечеткой кластеризации пространства следствий определяется оптимальное разбиение пространства предпосылок. В результате нечеткой кластеризации выходных данных каждый выход у связан со степенью принадлежности к нечеткому кластеру В.

Для кластеризации было предложено использовать нечеткие кластеризующие сети Кохонена, основанные на интеграции метода нечетких С - средних и нейронной сети Кохонена. В начале кластеризации скорости обучения для каждого весового вектора инициализируют случайными малыми величинами в диапазоне [0,1]. Затем по всей обучающей выборке происходит коррекция весовых векторов для всех С нейронов по правилу

к=1

N 5=1

При выполнении определенного критерия процедура настройки считается завершенной:

1=1

После настройки весовые вектора нейронов представляют собой центры кластеров. В результате обучения предложенная модель содержит закодированную через веса информацию о входном сигнальном пространстве. Отметим, что в данном случае выход устанавливается в терминах нечеткой принадлежности к различным классам.

Структура нечеткого нейросетевого контроллера на основе модели Сугено в простейшем варианте изображена на рисунке 2.

параметры

входные-выходные данные

нейронной сети

системы — обучение нечеткая

нейронной кластеризация

сети входного

пространства

генерация

нечетких правил

и функций принадлежности

построение нечеткой модели системы входные _

выход -

(например, оптимальный режим процесса)

нечетких правил

правила

Рис. 2. Блок-схема нечеткого нейросетевого контроллера.

принадлежности

Входной блок контроллера представлен в нейросетевом базисе. С помощью нечеткой кластеризующей сети Кохонена проводится оптимальное разбиение входного пространства системы и определяется

количество нечетких правил, а также параметры для вычисления функций принадлежности модели. Использование на входе контроллера самоорганизующейся нейронной сети позволяет сократить время вычислений при построении нечеткой модели системы в реальном времени.

Таким образом, нечеткие контроллеры являются средством выработки оптимальных решений при управлении процессом создания и совершенствования базовых изделий микроэлектронной и микросистемной техники, нейронные сети помогают сформировать структурную модель для такого нечеткого контроллера и правильно ее настроить. Нами предложены ранее ряд конкретных вариантов использования методов нечеткой логики и нейросетевых моделей в таких задачах. Были исследованы алгоритмы обучения нейронных сетей, проведен их сравнительный анализ, рассмотрены алгоритмы обучения без супервизора. Наибольшее внимание уделялось разработке методов нейро-нечеткого управления и их применению в компьютерно-интегрированном производстве СБИС. В результате исследований разработана структура пятиуровневой нейро-нечеткой системы управления и принятия решений с обратной связью и смешанным обучающим алгоритмом, включающим кластеризацию с помощью нечетких сетей Кохонена и настройку с помощью алгоритма обратного распространения ошибки.

В четвертой главе рассмотрены вопросы разработки методологии применения приборно-технологического моделирования для научного исследования и проектирования элементов интегральной и микросистемной техники. Отмечается важность определения специфики моделируемого объекта. Анализ специфики объекта моделирования необходим для правильного выбора программных средств, построения маршрута моделирования, оценки параметров используемых моделей. Прежде всего требуется определить тип задачи, которую требуется решить с помощью средств приборно-технологического моделирования. Решаемые задачи можно разделить на несколько типов в зависимости от уровня, на котором ведется моделирование (Таблица 2).

Таким образом, анализ специфики объекта начинается уже при рассмотрении технического задания на расчет. Тип задачи определяет уровень, на котором будет происходить моделирование. Это может быть отдельный уровень - технологический, приборный, схемотехнический или объединение двух и более уровней моделирования.

Таблица 2. Типы задач, решаемых средствами приборно-технологического моделирования._

Тип задачи Пример Возможные программные средства

Технологическая Выбор параметров технологических операций, обеспечивающих требуемые значения электрофизических характеристик SUPREM

Приборная Исследование физических процессов, протекающих в интегральной структуре DESSIS

Схемотехническая Исследование работы фрагмента схемы, включающего проектируемую интегральную структуру UTMOST

Объединенная приборно-технологическая Исследование влияния разброса технологических параметров на характеристики интегрального элемента DIOS+DESSIS, SUPREM+DESSIS

Объединенная приборно-схемотехническая Экстракция схемотехнических параметров по расчетным приборным характеристикам DESSIS+ISExtract

Объединенная технология+ прибор+ схемотехника Анализ устойчивости схемотехнических параметров к технологическому разбросу SUPREM+DESSIS +UTMOST

Детальный анализ особенностей моделируемого объекта опирается на фундаментальные законы, определяющие поведение объекта и экспериментальные данные, характеризующие данный объект или объекты аналогичного вида.

После того, как все специфические характеристики выявлены, необходимо проанализировать возможности программной среды для их моделирования и выявить возможные ограничения, если таковые имеются.

Одной из важных характеристик, требующих детального рассмотрения до начала непосредственно приборно-технологического

моделирования, является размерность задачи. Очевидно, что все реальные физические объекты, в том числе элементы интегральных схем являются трехмерными объектами, однако признаком грамотного подхода к моделированию является использование свойств однородности и симметрии объекта, а также его планарности с целью снижения размерности решаемой задачи.

Такой анализ должен проводиться и на этапе технологического моделирования, • и на этапе расчета электрических характеристик, поскольку, как и при построении сетки для численного моделирования, мы вновь сталкиваемся с ситуацией, когда «закон Фика противостоит уравнениям непрерывности для тока». При проведении полного технологического моделирования все определяется геометрией масок. Небольшой дополнительный вклад может вносить только угол наклона ионного пучка при проведении операций ионной имплантации, но, как правило, это эффект второго порядка. Размерность задачи расчета электрических характеристик определяется из анализа линий протекания тока, т.е. в основном формой и расположением контактов. Наиболее простым первым шагом при выборе размерности технологического моделирования является анализ топологии с точки зрения ее симметричности и однородности. Такой анализ позволяет в большинстве случаев отказаться от трехмерного расчета, заменив его моделированием набора двухмерных сечений, проходящих по основным однородным областям структуры. Тогда трудоемкость задачи технологического моделирования можно определить как п|Хт(20),], где п - количество двумерных сечений, необходимых для анализа проектируемой структуры, ш - количество узлов сетки в 1 - ом сечении.

Число ш может быть уменьшено в два раза, если структура обладает центральной симметрией, и сечение расположено перпендикулярно оси симметрии. Число п зависит от однородности структуры, от расположения линий симметрии, а также, если речь идет о расчете структуры прибора, от ориентации линий протекания тока. Оптимальный выбор количества сечений п и их расположения требует от исследователя глубокого понимания сущности протекающих в структуре процессов и практического опыта.

Например, структура МДП - транзистора однородна в направлении перпендикулярном направлению тока, т.е. по его ширине, если не принимать во внимание эффекты на границе с областью изоляции и влияние размеров контактных окон. Для такой структуры достаточно расчета одного двумерного сечения. Далее, рассмотрение топологии МДП - транзистора позволяет выявить центральную симметрию его активной

части (без учета подлегирования под контакт к подложке/карману). В этом случае можно рассчитывать половину симметричного сечения, а затем отразить его относительно оси симметрии, при этом количество узлов сетки в сечении сокращается в 2 раза. Для стандартного биполярного транзистора трудоемкость расчета значительно выше.

Структура биполярного транзистора обладает центральной симметрией, но ось симметрии расположена вдоль главного направления протекания тока. Кроме того, однородность в' направлении перпендикулярном протеканию тока сохраняется, строго говоря, только в пределах ширины эмиттера. И база, и коллектор имеют значительные по площади периферийные зоны, в которых распределение линий тока является трехмерным. »

Таким образом, полное технологическое моделирование структуры биполярного транзистора требует расчета, по крайней мере, шести сечений, перпендикулярных центральной линии симметрии и пяти сечений, параллельных центральной оси.

В приборных структурах гораздо чаще, чем в моделировании планарной технологии требуется рассмотрение полной трехмерной модели. Как правило, приходится решать трехмерную задачу при расчете приборных характеристик в следующих случаях:

- необходим учет растекания тока в периферийных областях структуры;

- топология активной части прибора неоднородна в направлении, перпендикулярном протеканию тока;

- исследуемая структура является вертикально-интегрированной;

- при исследовании токов утечки, возможных мест формирования каналов паразитных МДП-транзисторов.

Проверка таких структур и поиск оптимального расположения охранных областей требует расчета трехмерного распределения потенциалов. Если при этом важно учесть реальное распределение примеси, а не ограничиваться его аналитической аппроксимацией, необходимо выстроить такой прибор на основе интерполяции двумерных сечений, полученных в результате технологического моделирования. На рисунке 3 приведена трехмерная модель структуры с паразитным каналом, '

полученная путем интерполяции двумерных распределений примеси в трехмерную основу, сформированную в редакторе MESH (пакет программ ISETCAD).

Рис. 3. Трехмерная модель структуры с паразитным каналом, полученная на основе интерполяции двумерных сечений.

Кроме выбора оптимальной размерности при расчете часто эффективным оказывается распараллеливание вычислений путем разбиения структуры на более мелкие модули.

Разработка маршрута моделирования - важная задача, выполняемая на этапе предварительной проработки. Маршрут приборно-технологического моделирования включает следующую информацию:

- описание исходной структуры;

- последовательность преобразований исходной структуры;

- последовательность расчета характеристик структуры;

- используемые программные продукты и значения опций, устанавливаемые на каждом шаге перечисленных последовательностей.

Критичными элементами маршрута являются те, от выбора которых зависит, будет ли данная задача в принципе решена за счет имеющихся программно-аппаратно-временных ресурсов и какова степень надежности получаемого решения. Описание исходной структуры не критично, если маршрут начинается с технологического моделирования на обычной кремниевой подложке. Если процесс моделирования начинается непосредственно с расчета приборной структуры, то в описании исходной структуры существенным является выбранная размерность задачи и степень дискретизации сетки.

В последовательности преобразований исходной структуры наиболее критичным является сложность рельефа, возникающего в процессе

выполнения операций на подложке, т.к. именно сложный рельеф приводит зачастую к излишнему усложнению сетки и проблемам со сходимостью решений. Если структура достаточно сложная, то наилучшим приемом является разделение ее на несколько подобластей, моделируемых независимо. В пределах каждой подобласти рельеф должен быть относительно однородным.

Выделение критичных элементов при анализе конструктивно-технологических узлов является более сложной задачей, чем для объектов технологического моделирования, поскольку количество разнообразных структур гораздо больше, чем количество типовых операций. Область применения также может вносить специфику в структуру прибора. Например, конструкция маломощного и силового МДП - транзисторов будет существенно различаться и критичные элементы в этих приборах также разные.

Установка опций для каждого шага в маршруте моделирования -процесс гораздо более трудоемкий и менее формализованный. Относительно просто устанавливаются те опции, которые отражают количественные значения входных переменных или параметров визуализации результатов. Более сложным является процесс выбора смысловых значений для опций, определяющих тип используемой на данном шаге модели и количественных значений для параметров этой модели. Установка опций является в принципе самым критичным этапом в разработке маршрута моделирования. Отмечено, что выбор параметров сетки наиболее критичен с точки зрения решаемости задачи, а выбор опций моделирования наиболее критичен с точки зрения надежности получаемых результатов.

Выделены основные этапы и последовательность действий в процессе применения концепции эффективного использования ПТМ. Рассмотрены возможные причины, от которых зависит эффективность практического использования систем приборно-технологического моделирования. Эффективность в данном случае может оцениваться по двум основным показателям:

- по точности полученного решения,

- по трудоемкости его получения.

Выделен ряд факторов, определяющих качество процесса моделирования в целом. Сюда относятся, во-первых, факторы, связанные собственно с программным обеспечением:

- наличие большого набора специализированных программ, объединенных общим интерфейсом;

- возможность объединения разнородных программ в процессе моделирования через общие массивы численных переменных;

- наличие программ и алгоритмов эффективного перестроения и адаптации сетки в процессе моделирования;

наличие разработанного интерфейса, позволяющего пользователю расширять набор доступных моделей и/или параметров;

- эффективные программы визуализации результатов численного моделирования, включая построение графиков зависимостей, сечений и др.

Во-вторых, важную роль играет полнота и степень подготовленности входной информации, включая

характеристики материалов, используемых в качестве конструктивных слоев;

характеристики оборудования, используемого в технологическом процессе;

- откалиброванные под конкретное технологическое оборудование значения параметров моделей технологических операций, полученные по результатам ранее проведенных исследований;

- точное описание конструктивных характеристик моделируемого прибора;

- диапазон допустимого изменения входных параметров в процессе оптимизации технологии/конструкции прибора и значения целевых функций.

Наконец, в-третьих, необходимо учитывать критерии, определяющие методологическую проработанность самого процесса моделирования, а именно:

- наличие четко выделенной последовательности действий, направленных на решение поставленной задачи;

- наличие процедур обработки промежуточных результатов, позволяющих в случае необходимости максимально быстро принимать решения по корректировке процесса моделирования;

- наличие методик выполнения каждого этапа моделирования.

Методологическая подготовленность процесса моделирования играет

не менее важную роль, чем все остальные перечисленные факторы, т. к. позволяет существенно снизить количество рассчитываемых вариантов, итераций при получении окончательного решения, а значит, сократить временные затраты и трудоемкость процесса. Таким образом, первая и вторая группа факторов отвечают в большей степени за точность получаемого решения, а третья группа (методологическая) - за трудоемкость процесса моделирования при прочих равных условиях.

Методология эффективного использования приборно-технологического моделирования в процессе проектирования микроэлектронных изделий включает в качестве обязательных элементов рассмотренные ранее этапы анализа специфики объекта моделирования и выбора программных средств, анализа размерности задачи и распараллеливания вычислений, выделения критичных элементов и разработки маршрута моделирования. Наряду с этим важным является правильная организация процесса моделирования и выбор верной последовательности действий при решении задачи. Распределение работ по выполнению перечисленных задач должно строиться на объединении во времени элементов разных этапов с тем, чтобы обеспечить максимально быстрое продвижение к решению. Разработанная нами методология эффективного использования ПТМ базируется на алгоритме организации процесса моделирования, приведенном на рисунке 4.

Организация процесса моделирования в соответствии с предложенной схемой позволяет сократить количество пробных вариантов, долю объемных и очень длительных расчетов, формализовать хотя бы частично процедуры выбора программных средств, моделей и значений параметров, максимально использовать ранее накопленный опыт по моделированию данной технологии или конструкции прибора. Таким образом, на основе разработанного подхода мы можем сделать процесс приборно-технологического моделирования менее трудоемким и, следовательно, более эффективным.

Пятая глава содержит описание методик выполнения основных этапов приборно-технологического моделирования.

Исследование типовых вариантов маршрутов и приборных структур и практический опыт моделирования позволил сформировать методику выбора моделей, представленную в Таблице 3.

Методика выбора моделей опирается, в первую очередь, на спецификацию используемых программных продуктов, включающую список встроенных моделей, доступных для пользователя. Во-вторых, к обязательной исходной информации на этапе выбора моделей относится перечень специфических характеристик, определивших выбор программной среды, и критичных элементов, выявленных при разработке маршрута моделирования.

• Методика проведения этапа предварительной калибровки основана на создании специальной базы данных, включающей всю имеющуюся информацию о результатах ранее проведенных измерений образцов,

I этап. Анализ объекта. Разделение на N подобластей и/или М подзадач Формирование вариантов маршрута моделирования. 1 2 ... 1 ... ММ-й вариант

Специфика подзадачи и выделенной части

Структура маршрута, перечень программных

Спецификация на выбранные модели, перечень параметров

Маршрут моделирования с указанием используемых моделей

Спецификация на программн ый продукт

III этап. Предварительная калибровка. Выбор значений параметров моделей.

Производственная

база данных/

База данных пользователя

Полная спецификация на

маршрут моделирования.

V этап. Анализ результатов. Принятие решения о завершении/продолжении расчета.

=Е

Программная среда «виртуального производства».

IV этап

Моделирование Многофакторный эксперимент. Оптимизация. Экстракция схемотехнических параметров

Иктуол

Рис. 4. Основные этапы решения задач с использованием систем приборно-технологического моделирования.

Таблица 3. Методика выбора моделей для основных этапов приборно-технологического моделирования._

Последовательность действий Этапы моделирования

Моделирование технологии Моделирование приборов

I Анализ специфики объекта Типы операций. Типы примеси. Типы моделируемых характеристик. Свойства материалов. Размеры структуры.

II Выделение критичных элементов Сложные профили легирования. Высокотемпературные операции с формированием рельефа. Граничные условия при расчете диффузии. Элементы минимальных размеров. Характеристики материалов, не входящие в базу данных. Области, критичные при построении сетки.

III Определение параметров для контроля критичных элементов Экспериментальные данные. Теоретические сведения. Литературные данные. Максимально допустимое количество узлов сетки. Литературные и экспериментальные данные. Ограничения физических моделей.

IV Формирова ние выборки тестов Маршруты моделирования для анализа «виртуальных» пластин-спутников. Варианты дискретизации структуры. Оценочные модули для определения сходимости решений. Сравнительные критерии для значений физических параметров.

V Выбор модели Оценка значений контрольных параметров, анализ результатов, выбор модели.

изготовленных на данном технологическом оборудовании. Сюда относятся:

• ВИМС-профили распределения примеси; *

• результаты измерений пластин-спутников (толщины слоев, поверхностные сопротивления)

• электрические параметры транзисторных структур; результаты измерений специальных тестовых структур (параметры

базовых конструктивно-технологических узлов).Использование системы

предварительной калибровки может быть проиллюстрировано схемой, представленной на рис.5. Предполагается пятиуровневое построение модели базового технологического процесса, включающее модели физических процессов, лежащих в основе технологических операций, модели базовых технологических операций, конструктивно-технологических узлов, базовых конструктивно-технологических решений и базового процесса в целом.

ВИМС-профили

Численные модели физических процессов

Параметры слоев (пластины-спутники)

Модели базовых техн. операций

Результаты измерений специальных тестовых структур

Электрические параметры транзисторных структур

Модели базов узлов

□ □ □

БАЗА ДАННЫХ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ КАЛИБРОВКИ

Модели базов, решений

Модель базов, процесса

Рис. 5. Блок-схема использования системы предварительной калибровки.

РОС. НАЦИОНАЛ К А5 БИЕЛИОТ1КА , СПиарАург * 91 Я ш ,

— II'," **

Необходимым условием эффективного использования такой базы данных в условиях работы на разнотипном оборудовании является обязательная привязка результатов измерений к конкретной единице оборудования.

В качестве примера рассмотрена предварительная калибровка моделей базового технологического маршрута изготовления КМДП ИС с проектными нормами 1.2 - 0.8 мкм.

Для КМДП - технологии наиболее сложным с точки зрения моделирования является расчет неравновесной диффузии фосфора при создании И-кармана. Такой сложный с точки зрения моделирования объект требует при проектировании базового технологического процесса и построении моделей всех уровней учета всей имеющейся в распоряжении разработчика информации, а именно, ВИМС-профилей 14-карманов, соответствующих различным вариантам изготовления и различным сечениям КМДП-структуры, поверхностных сопротивлений и глубин р-п - переходов, измеренных также на различных участках 14-кармана и всех имеющихся электрических характеристик структур, расположенных в ранее спроектированных И-карманах.

Анализ ВИМС-профилей и их сравнение с результатами расчета для различных моделей процесса ионной имплантации показал, что характер распределения примеси соответствовал модели распределения Пирсона -IV с линейно- экспоненциальным «хвостом»:

"хвостовой части", ЛСщах - координата максимума функции распределения Пирсона,

ха - координата точки, в которой концентрация примеси равна половине максимального значения,

где Nр{х)- распределение Пирсона -IV, Ы-р (л:) - функция распределения в переходной области, Л^ (л:) - функция распределения в

^шах = Nр(хтах ),

шах •

(х) = МР (*тах )' ехр(л(д: - )2 + в(х - Хта )3),

М1{х)=МР{ х) +

шах

Нр(х шах)ехр

гпах

ехР у

А и В определяются из условий непрерывности функции:

М1(ха)=Нт(ха) и

^ ^ = ^¡МТ ^ = М'а В Т°ЧКе * = *

А=31п(Ма/Мгш) +

ехр

а>

(хшах Ма(хтах ха)

шах

(*тах ха) ^ а (*тах ха)

2 '

Такая модель соответствовала размытию профиля вглубь подложки, связанному, предположительно, с эффектом каналирования. Далее проведена калибровка параметров распределения Пирсона - IV с линейно -экспоненциальным хвостом до достижения удовлетворительного совпадения с экспериментальными данными. Полученные значения параметров являются частью базы данных предварительной калибровки.

Отдельно следует рассмотреть калибровку моделей, используемых для расчета характеристик слоев поликристаллического кремния. Особенно это важно при моделировании субмикронных транзисторов, для которых необходимо точное описание характеристик материала затвора. Если затвор поликремниевый, необходимо учитывать сразу нескольких физических механизмов, определяющих его свойства. К ним относятся: диффузия электрически активной примеси в объеме зерен, диффузия электрически неактивной примеси по межзеренным границам, рост зерен, сегрегация примеси на межзеренных границах. При выборе моделей этих процессов и значений для их параметров основным критерием также являются экспериментальные данные, однако настройка

моделей осложняется тем, что большая часть из этих параметров не поддается прямому измерению.

Развитием методики калибровки применительно к моделированию характеристик поликремниевых слоев, используемых в качестве затворов субмикронных транзисторов, является проведение первого этапа настройки по значениям поверхностного сопротивления, а второго - по значениям порогового напряжения транзистора. Усовершенствованная методика калибровки использовалась при расчете порогового напряжения субмикронного п-МОП-транзистора с длиной канала 0.35 мкм. Расчет пороговых напряжений МДП-транзисторов является одним из основных моментов контроля моделей базовых конструктивно-технологических решений. Если модель откалибрована с достаточной степенью точности, она может использоваться при дальнейших исследованиях. Расчетные значения порогового напряжения на различных этапах последовательной калибровки приведены в Таблице 4 в сравнении с экспериментальными данными.

Таблица 4. Пороговое напряжение п-МОП-транзистора с длиной канала 0.35 мкм.

Последовательность настройки модели Без калибровки Калибровка по диапазону я* Уточненная калибровка Эксперимент

Пороговое напряжение, В 0.6 1.15 0.95 0.9

Анализ результатов подтверждает безусловную необходимость настройки модели при расчете структур, включающих слои поликристаллического кремния. Особенно это важно при расчете пороговых напряжений в субмикронных МОП-транзисторах.

Следующая методика определяет принципы организации моделирования в программной среде «виртуального производства». Эффективность численного анализа определяется тем, насколько проводимые «виртуальные эксперименты» вписываются в реальную структуру базового технологического процесса. Для адекватной оценки данных, получаемых в результате приборно-технологического моделирования, мы должны быть уверены, что процесс моделирования структурно организован подобно реальному производственному процессу, используемому на данном предприятии.

Приборное моделирование выполняет в этом случае роль «виртуального измерительного комплекса», т.к. позволяет рассчитать те характеристики, которые на практике получаются с помощью измерительных модулей. Чтобы достичь наиболее четкого соответствия между контрольными параметрами на производстве и расчетными приборными характеристиками, «виртуальные» измерения должны проводиться на тех же этапах и по тем же методикам, что и реальные измерения. Для типового производственного процесса предложена пятиуровневая структура модели базового технологического процесса (Таблица 5).

Если модель базового технологического процесса сформирована на всех уровнях, то можно осуществлять полномасштабные «виртуальные эксперименты», аналогичные запуску сплит - партий (партий с расщеплением технологического маршрута) в реальном производстве. Такие проекты выполняются, как правило, с использованием специально разработанных графических оболочек, интегрирующих все программные модули, доступные в данной программной среде, обеспечивающие управление проектами, планирование вычислительных процессов, параметризацию проектов, построение дерева «виртуального проекта», выполнение многофакторного «виртуального эксперимента».

Таблица 5. Пятиуровневая структура модели базового технологического процесса.

Уровень Тип модели Необходимая информация

I Модель базового технологического процесса Информация о проектных нормах

II Модель базового конструктивно-технологического решения Последовательность операций (технологический маршрут)

III Модель базовых конструктивно-технологических узлов Выборка базовых операций, формирующих конструктивно-технологический узел

IV Модели базовых технологических операций Рецепт технологической операции

V Численные модели физического уровня Системы уравнений и параметры модели.

В шестой и седьмой главах рассмотрены примеры практической реализации методов приборно-технологического моделирования при разработке элементов интегральной и микросистемной техники.

С использованием метода приборно-технологического моделирования разработана обобщенная модель базового технологического процесса изготовления KMOIT интегральных схем с проектными нормами 0.5 - 0.35 мкм и на ее основе методология повышения технологичности изготавливаемых в данном процессе изделий.

На основе анализа чувствительности основных электрических характеристик LDD n-МОП транзистора с длиной канала 0.35 мкм к значениям технологических параметров установлены закономерности, связывающие электрические параметры элементов интегральных схем с параметрами технологического процесса.

Для приборно-технологического моделирования были использованы программы TMALayout, TSUPREM-4 и MEDICI. В качестве первого шага были выявлены значимые входные факторы. Если основными откликами будем считать пороговое напряжение, ток насыщения транзистора при смещении затвора 4В и напряжение пробоя, то после отсеивающих экспериментов значимыми входными факторами оказываются:

- доза подгонки порогового напряжения, VTN;

- доза и энергия подлегирования «Р-кармана», D(PNCH) и E(PNCH);

- доза легирования LDD областей, NLDD.

После проведения экспериментальных прогонов были установлены эмпирические связи между основными электрическими параметрами и входными факторами в форме полиномов второго порядка. Распределение нормализованной чувствительности для всех четырех входных параметров представлено на рисунке 6.

Полный статистический анализ с использованием моделей поверхности отклика позволяет управлять входными технологическими параметрами процесса с целью уменьшения разброса любого из электрических параметров.

Прогноз изменений параметров ИС при изменении параметров оборудования и топологии тесно связан с задачей оптимизации правил проектирования, обеспечивающей ненулевой выход годных. В основе решения обеих проблем лежит исследование масштабируемости отдельных элементов, выявление областей стабильности их электрических характеристик. При этом особенно важно учитывать интегральный характер структур и влияние, которое оказывает на физику работы прибора взаимодействие активных и изолирующих областей.

Пороговое напряжение, В ■ Ток насыщения, А/чкч 01 Напряжение пробои, В

0(4014) Е)(№ЛЮ) (ХРЫСН} Е(РЫСН) Технологический параметр

Рис. 6. Чувствительность электрических параметров п-МДП транзистора к изменению доз подгонки порогового напряжения и легирования ИЗБ областей, дозы и энергии подлегирования «Р-кармана».

На рисунке 7 показаны характеристики, иллюстрирующие масштабируемость п-канального МОП-транзистора с длиной канала 0.7 мкм при изменении ширины активной области в зависимости от дозы подлегирования бора в области мелкощелевой изоляции.

1.5

1.3

1.1

0.9

0.7

/5, - 5Е13 с*«"»

0.5

1.0

1.5

2.0

И',

Рис. 7. Зависимость удельного тока п-канального МОП-транзистора от ширины активной области при различных дозах подлегирования Б в области мелкощелевой изоляции.

Разработанный комплексный подход позволяет выполнять проектирование новых маршрутов, нацеленное на повышение технологичности процесса с учетом характеристик конкретных единиц оборудования. Он объединяет приборно-технологическое моделирование, планирование эксперимента, методологию поверхности отклика и статистическое моделирование методом Монте-Карло.

Приведены результаты исследований методами приборно-технологического моделирования различных конструктивных вариантов непланарных МДП-транзисторов. Значительного повышения плотности компоновки интегральных МОП - транзисторов можно добиться за счет расположения областей стока и истока в разных плоскостях, друг над другом. В таких структурах канал проходит в вертикальном направлении; затвор и вся структура в целом являются непланарными. Вертикальные структуры являются одной из разновидностей так называемых трехмерных интегральных схем. На рисунке 8 показана двумерная модель вертикального МДП транзистора с ультратонким подзатворным диэлектриком.

X, мкм

-гв -2 -1.5 -1 -05 О ОЯ I 1.8 2 2 Я

Рис.8. Двухмерное распределение примесей в МДП-транзисторе с вертикальным каналом и ультратонким подзатворным диэлектриком; И -исток, С - сток, 3 - затвор, П - подложка.

В результате проведенных методами приборно-технологического моделирования исследований конструктивно-технологического базиса вертикального п-канального транзистора с ультратонким диэлектриком были получены зависимости порогового напряжения ипор от времени разгонки п+ - области при различных глубинах меза-области (1м. Установлено, что с увеличением времени разгонки п+-области пороговое напряжение ипор падает, но характер зависимости и наклон кривых меняется при уменьшении глубины меза-области. "Л Была исследована также структура вертикального МДП-транзистора с

планарно-легированным барьером как конструкция, обладающая повышенной крутизной и быстродействием за счет стационарного эффекта превышения скорости носителями. Такая конструкция имеет сложный профиль распределения примеси в канале, получаемый методами молекулярно-лучевой эпитаксии. Решены основные проблемы, возникающие при моделировании таких структур:

- технологическое моделирование вертикальной структуры транзистора, реализуемой в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии;

- расчет распределения электрических полей и электрических характеристик транзистора с длиной канала менее 100 нм с учетом оутйоог-эффекта.

Силовые МОП - транзисторы характеризуются малыми потерями мощности при переключении и высоким входным сопротивлением, что недостижимо для силовых биполярных транзисторов. Кроме того, в планарном силовом МОП-транзисторе протекающие токи в подложке в отличие от ДМОП-транзистора незначительны, что делает его наиболее подходящим для применения в качестве силового прибора в интегральной микросхеме. Известным недостатком планарного МОП транзистора является относительно низкое пробивное напряжение стока. Другую проблему представляет относительно невысокое быстродействие МОП-транзисторов. Основным элементом структуры, влияющим на динамические характеристики, является емкость затвор-сток. Поэтому одним из эффективных методов увеличения быстродействия приборов * является уменьшение паразитных емкостей путем использования методов

самосовмещения. В процессе оптимизации методами приборно-технологического моделирования была исследована структура, в которой обеспечивается самосовмещение электрода затвора с краем толстого изолирующего оксида кремния.

В результате проведенной работы были предложены и проанализированы путем моделирования новые интегральные структуры

силовых МОП-транзисторов. С помощью методов приборно-технологического моделирования выполнена оптимизация конструкции и технологического маршрута. Предложена структура МОП- транзистора, в которой самосовмещение электрода затвора и изолирующего толстого оксида кремния обеспечивалось посредством ограничения длины электрода затвора двумя локальными слоями диоксида кремния. Результаты моделирования показали, что данная структура имеет улучшенные электрические характеристики.

Предложена методика расчета и оптимизации пьезорезистивных элементов, входящих в состав устройств микросистемной техники, с использованием средств приборно-технологического моделирования. Преобразование энергии (информации) в элементах микросистемной техники, как правило, начинается с работы чувствительных элементов и датчиков, осуществляющих преобразование входной информации в электрические сигналы. В основе целого ряда преобразователей физических величин и компонентов датчиков лежит пьезорезистивный эффект. На нем построена работа таких чувствительных элементов, как интегральные преобразователи на тензорезистивных компонентах. Пьезорезистивный эффект позволяет проводить преобразование входной информации о микроперемещениях в полезный электрический сигнал, что является одним из самых распространенных принципов построения чувствительных элементов в датчиках давления, наклонометрах, акселерометрах и др.

Развитие интеграционных процессов в микроэлектронике в последние годы привело к широкому внедрению микроэлектронных технологий в производство микросистемных устройств и формированию интегральной элементной базы микросистемной техники. Это в полной мере относится и к элементам, построенным на основе пьезорезистивного эффекта. Тензорезисторы в этом случае являются частью кремниевого чувствительного элемента (например, мембраны с концентратором механических напряжений) и изготавливаются по интегральной технологии. Поэтому характеристики такого микросистемного элемента непосредственно зависят от воспроизводимости размеров и конструктивно-технологических параметров интегральной части схемы. Расчет интегральных элементов и технологий их изготовления является задачей, решаемой в рамках приборно-технологического моделирования.

Физическая модель пьезорезистивного эффекта включена в программу DESSIS (пакет ISE TCAD). Модель представлена линейным расширением уравнения для тока электронов и дырок в монокристаллическом кремнии.

J = - Sa ( 1 + П- а- ) V- % а = п, р

Sa - изотропная электрическая проводимость без учета механического напряжения, <7• - тензор механических напряжений, (ра - квазипотенциал Ферми, П- - тензор пьезорезистивных коэффициентов, которые зависят от концентрации примеси и распределения температуры.

Внешнее давление вызывает изменение ширины запрещенной зоны и подвижности. Оба эффекта учитываются при определении значений пьезорезистивных коэффициентов. Задание механических напряжений может осуществляться тремя способами:

- постоянные значения компонентов тензора напряжений -непосредственно при описании модели в DESSIS;

- с помощью Physical Model Interface - оболочки, предоставляющей доступ к физическим моделям в DESSIS;

- в виде файла, получаемого в результате расчета механических напряжений в SOLIDIS.

Основная принципиальная сложность - слишком большое различие в размерах микромеханической конструкции в целом (как правило, сотни и тысячи микрон) и пьезорезистивных областей, изготавливаемых по планарной технологии (единицы микрон). В этом случае очевидно, что выполнить численный расчет всего элемента на одной и той же сетке, начиная с моделирования технологического процесса и заканчивая расчетом электрических характеристик в зависимости от механических напряжений в конструкции, практически невозможно. Разработана и описана методика, позволяющая выполнять расчет микромеханических конструкций с пьезорезистивными элементами, методами приборно-технологического моделирования. Методика позволяет не только рассчитать номинальные характеристики пьезорезистивных элементов, но и выявить их чувствительность к положению тензорезисторов относительно концентратора механических напряжений, к разбросу топологических размеров и технологических параметров.

Рассмотрены особенности моделирования оптоэлектронных структур на примере задачи оптимизации характеристик фотодиодов.

При моделировании фотодиода с помощью пакета программ ISE TCAD структура прибора может быть сформирована непосредственно в редакторе MDRAW, т.к. в технологическом процессе отсутствуют

критичные и сложно воспроизводимые операции. Структура фотодиода оптимизировалась с целью повышения его чувствительности в диапазоне длин волн (0.2; 0.7 мкм) по таким параметрам как доза легирования и толщина оксида кремния. Также было проведено отдельное моделирование прибора для оценки влияния поверхностной рекомбинации носителей заряда и периферии диода на величину фототока.

Коротковолновое облучение дает больший квантовый выход, но при меньшей глубине поглощения. Поэтому на коротких волнах поверхностная рекомбинация сказывается сильнее и ограничивает число носителей тока, достигающих р-п перехода. Длинноволновое излучение проникает глубже, и генерация электронно-дырочных пар происходит в области объемного заряда р-п перехода, где они разделяются электрическим полем и создают фототок. Путем моделирования выбирается оптимальная доза легирования для заданной толщины окисла, при которой генерация носителей для всего интервала длин волн идет в ОПЗ, и, таким образом, уменьшается влияние поверхностной рекомбинации и увеличивается чувствительность фотодиода в коротковолновом диапазоне.

Также было выявлено сильное влияние периферии прибора на его характеристики, трудно определяемое экспериментальными методами. Периферийная чувствительность дает положительный вклад для длин волн менее 0.4 мкм, но уменьшает величину фототока в остальном диапазоне. В случае с фотодиодом была исследована возможность использования положительного вклада периферийной чувствительности и создана конструкции, основанной на усилении периферийного фототока посредством лавинного умножения.

Приборно-технологическое моделирование транзисторных структур, работающих в условиях радиационного воздействия, представляет собой сложную проблему, требующую комплексного решения. Наряду с особенностями технологического процесса, необходимо учитывать изменение физических параметров, происходящее под действием радиации, и его влияние на выходные электрические характеристики.

При моделировании МОП-транзисторов КНС- и КНИ-типа необходимо учитывать сложный характер распределения дефектов в пленке, особенно у границ раздела пленка/диэлектрик. Таким образом, физические параметры модели (время жизни, концентрация ловушек) распределены неоднородно по объему транзистора. Для учета такой

особенности необходимо иметь возможность задавать пространственное распределение времени жизни и ловушек в пленке структуры.

Для задания пространственно-неоднородного распределения ловушек в структуре готового способа в используемой программной среде КЕ ТСАЭ не существовало. С этой целью нами была разработана методика формирования функции распределения, аппроксимирующей требуемый профиль неоднородного распределения ловушек в структуре. Основной принцип - дискретизация, т.е. разделение структуры на подобласти и задание концентрации ловушек для каждой подобласти отдельно. Формирование профиля осуществляется в два этапа: пространственное разделение структуры производится в редакторе MDRAW, присваивание численных значений концентраций - непосредственно в программе ОЕБЗК.

В зависимости от толщины кремниевой пленки и степени ее легирования тонкопленочный МОП-транзистор может работать в режиме полного или частичного обеднения пленки. Характеристики тонкопленочных структур, работающих в режиме полного обеднения, могут ухудшаться из-за высокого сопротивления исток/стоковых областей и неоднородности толщины пленки по пластине. Воспроизводимость характеристик транзисторов с частичным обеднением, отсутствие гистерезиса, величина напряжения пробоя улучшаются при формировании каким-либо способом контакта к «плавающему» объему подзатворной области, препятствующего накоплению носителей заряда в этой области и изменению ее потенциала. Это особенно важно при создании радиационно-стойких схем. Такой контакт может создаваться за счет специальной конструкции транзистора или топологическими методами. Например, для транзистора с топологией А-типа контакт всегда является общим для области истока и р+-вставок, формирующих контакт к «подложке», т.е. исток и «подложка» всегда находятся под одним потенциалом («заземлены»). Процедура экстракции схемотехнических параметров обычно требует использования набора характеристик, полученных при различных смещениях подложки. В данном случае получить эти характеристики экспериментально невозможно. Таким образом, создание надежной модели подобных структур в среде «виртуального производства» является обязательным условием не только для исследования электрических характеристик транзистора и их взаимосвязи с технологическими параметрами, но и для экстракции полного набора схемотехнических параметров даже при наличии экспериментальных образцов.

Исследование таких структур требует проведения трехмерного анализа технологических и приборных характеристик. При формировании трехмерной модели транзистора основу модели составляет трехмерная сетка, разработанная с помощью программы MESH и представленная на рисунке 9. Далее этот базис наполняется данными о распределении примеси, полученными в результате технологического моделирования.

Рис.9. Трехмерная сетка для моделирования КНИ-транзистора А-типа.

В данном примере топология А-транзистора разбита на 6 прямоугольных элементов; двумерные сечения располагаются по сторонам этих прямоугольников. Для данной структуры выбрана интерполяция глайдер-функциями.

При проведении расчетов физическая модель была откалибрована по имеющимся экспериментальным данным путем задания значений величины максимального времени жизни в пленке при описании параметров рекомбинации Шокли - Рида - Холла. В таблице 6 представлены расчетные и экспериментальные данные для МОП-транзисторов двух различных типов.

Анализ результатов численного моделирования показывает, что скорость генерации электронно-дырочных пар в структуре с «плавающей» подложкой (I - тип) примерно на 30% превышает скорость генерации в аналогичной структуре А - типа. Вклад этого эффекта отражается на вольтамперных характеристиках и соответствует наблюдаемым экспериментальным результатам.

Таблица 6. Сравнение расчетных и экспериментальных электрических параметров трехмерных МОП транзисторов КНИ-типа.._

Тип структуры Характеристики МОП-транзисторов КНИ-типа

Пороговое напряжение, Упор. В Ток стока во включенном состоянии 1оы(иСи=и3и=З.ЗВ), мА/мкм

расчет эксперимент расчет эксперимент

I - тип 0.82 0.80 303 300

А-тип 0.85 0.88 266 278

В обоих случаях, как и ожидалось, скорость рекомбинации Шокли -Рида - Холла существенно превышает скорость Оже - рекомбинации. Максимальные значения скоростей рекомбинации составляют 1028 см с и 1023 см"3с"', соответственно. Надежность модели, безусловно, будет выше, если для калибровки использовать экспериментально полученные оценки непосредственно времени жизни носителей или даже его пространственного распределения в пленке кремния. Роль пространственного распределения времени жизни с учетом влияния верхней и нижней границ раздела особенно важна при моделировании радиационной стойкости таких структур.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ основных проблем развития методов проектирования в микроэлектронике и определена роль приборно-технологического моделирования как связующего базиса при разработке конструкций интегральных элементов и технологических маршрутов их изготовления, неотъемлемой части современного компьютерно -интегрированного производства, важного элемента повышения технологичности разрабатываемых изделий и совершенствования интерфейса между производством и дизайн-центрами.

2. Определены объективные факторы, усложняющие использование приборно-технологического моделирования в процессе проектирования элементов микроэлектроники и микросистемной техники, а именно:

- большое количество используемых программных модулей и необходимость объединения их в рамках маршрутов моделирования;

- необходимость разделения решаемой проблемы на подзадачи и введения иерархичности в построении численной модели;

- учет специфики каждого объекта исследований и особенностей внешних воздействий;

- обоснованный выбор численных значений параметров, входящих в используемые модели.

3. Выделены базовые характеристики моделей операций и конструктивно-технологических узлов, предложена их классификация как объектов приборно-технологического моделирования; на основании проведенного анализа определены критичные элементы процесса приборно-технологического моделирования.

4. Сформулированы основные принципы наиболее эффективного применения метода приборно-технологического моделирования:

- максимально использовать достоинства метода, связанные с возможностью комплексного анализа технологических и конструктивных параметров, их взаимосвязи и влияния на характеристики устройства в целом;

- полностью выполнять этап предварительного исследования, включающий определение специфики объекта моделирования и внешних воздействий, критичных элементов в процессе моделирования, определение маршрута моделирования;

- сокращать количество пробных вариантов, длительных и объемных расчетов путем использования разработанной методологии приборно-технологического моделирования и методик выполнения отдельных этапов.

5. Разработаны подходы к использованию ПТМ в рамках системы компьютерно - интегрированного производства; предложена структура системы «виртуального производства», построенная на основе откалиброванных моделей и программных средств приборно-технологического моделирования; исследованы возможности и предложены варианты применения нейро-нечетких моделей для управления технологическими процессами.

6. Разработана методология применения ПТМ для научного исследования и проектирования элементов интегральной и микросистемной техники, включающая

- анализ специфики объекта моделирования при выборе программных средств и построении маршрута моделирования;

- принципы выбора размерности на этапах технологического и приборного моделирования;

- условия разбиения моделируемой структуры на модули;

- основные этапы решения задач с использованием ПТМ и организацию процесса моделирования.

7. Для основных этапов процесса приборно-технологического моделирования разработаны методики, обеспечивающие эффективное применение ПТМ: методика выбора моделей, методика проведения предварительной калибровки с созданием специальной базы данных, методика организации моделирования, обеспечивающая адекватность структуры «виртуального» и реального производства.

8. С целью апробации результатов работы выполнено исследование и проектирование целого ряда интегральных структур и технологических процессов, представляющих научный и практический интерес, в том числе базового технологического процесса изготовления КМОП структур с проектными нормами 0.5 - 0.35 мкм, субмикронных МОП - транзисторов с вертикальным затвором, силовых МОП - транзисторов с улучшенными характеристиками. Разработаны методики приборно-технологического моделирования пьезорезистивных структур, входящих в состав датчиков и интегральных элементов микросистемной техники, методики расчета и оптимизации оптоэлектронных структур, методики углубленного анализа радиационно-стойких КНИ МОП - транзисторов с учетом пространственного распределения ловушек и времени жизни носителей в активном объеме и особенностей топологической реализации контактов к подзатворной области.

9. Практическая значимость диссертационной работы подтверждается актами внедрения и использования полученных результатов в НИИ Системных Исследований РАН, на ОАО «Ангстрем», в Московском государственном институте электронной техники, в НПК «Технологический Центр». Результаты работы внедрены в учебный процесс в МИЭТ.

основных этапов; практически реализованы разработанные подходы к сквозному моделированию в проектировании базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники, что позволило сократить сроки проектирования базовых элементов и технологических маршрутов, повысить устойчивость характеристик элементов к разбросу технологических параметров, разработать усовершенствованные конструкции элементов с принципиально улучшенными характеристиками.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ

1. Крупкина Т.Ю., Шишина Л.Ю. Моделирование МДП-транзистора с коротким каналом // "Электронная техника", сер.З.Микроэлектроника 1981г., вып.2(92),с.28-34.

2. Крупкина Т.Ю., Мжельская Г.А., Шишина Л.Ю., Гафаров П.З. Моделирование МДП-транзистора с узким каналом// "Электронная техника", сер.З.Микроэлектроника, 1981г.,вып,3(93),с.12-19.

3. Крупкина Т.Ю., Шишина Л.Ю. Перспективы развития схем памяти на МДПТ и особенности проектирования МДП СБИС II X Всесоюзная научная конференция по микроэлектронике. Тезисы докладов,Таганрог, 1982,с.93.

4. Крупкина Т.Ю. Современные методы моделирования МДП-транзисторов // Зарубежная электронная техника, 1983, №12, с.51-107.

5. Крупкина Т.Ю., Романов С.Н. Методика выбора параметров технологических процессов для получения заданного порогового напряжения транзисторов в МДП ЗУ // Исследование и разработка перспективных ИС памяти. Тезисы докладов 4 Координационного совещания, М.,1984, с.2б.

6. Крупкина Т.Ю. Расчет характеристик МДП-транзистора с неоднородным распределением примеси в подложке //"Известия вузов МВ и ССО СССР". Радиоэлектроника.-1985.-Т.28, № 12.-С.31 -34.

7. Крупкина Т.Ю., Романов С.Н. Оптимизация технологических параметров по пороговому напряжению МДП-транзистора // "Электронная техника", сер.З. Микроэлектроника, 1985, вып.4.- С.21-26.

8. Баринов В.В., Крупкина Т.Ю. Программа анализа влияния технологических режимов на работоспособность и характеристики МДП-приборов // Моделирование отказов и имитация на ЭВМ статических испытаний изделий электронной техники. Тезисы докладов II Всесоюзной конференции, М.,1985, с.33-34.

9. Баринов В.В., Крупкина Т.Ю. Эффективная модель элементов МДП для технологических и схемотехнических расчетов СБИС // "Электронная техника".серия 3.Микроэлектроника, 1986г., вып. 3(119),с.128-131.

10. Баринов В.В., Крупкина Т.Ю. Комплекс программ анализа МДП СБИС для индивидуального места разработчика // Исследование и разработка перспективных ИС памяти. Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции (5-е Коорд. совещ.) М.,1986,с.51.

11. Крупкина Т.Ю., Романов С.Н. Выбор и обоснование моделей элементной базы МДП СБИС // Исследование и разработка перспективных ИС памяти. Тезисы докладов Всесоюзной научной конференции (5-е Коорд. совещ.) М.Д986.-С.62.

12. Баринов В.В., Крупкина Т.Ю., Радченко К.Б. Пакет прикладных программ для интерактивного моделирования МДП-структур // Управляющие системы и машины.-1987-№5, с.89-92.

13. Баринов В.В., Крупкина Т.Ю. Модель тонкопленочного МДП-транзистора // Сборник научных трудов "Интегральные микросхемы памяти: проектирование, изготовление и применение". М., 1987.-С.69-74.

14. Баринов В.В., Крупкина Т.Ю. Простая программа сквозного проектирования МДП СБИС: от технологии до вентиля // Тезисы докладов XII Всесоюзной научно-технической конференции по микроэлектронике. Тбилиси, 1987г., т.4, с.47-48.

15. Баринов В.В., Крупкина Т.Ю. Приборно-технологическая модель МДП-транзистора для инженерных расчетов // "Электронная техника" .-1988. Вып.2.-С.34-37.

16. Баринов В.В. Губаревич И.А., Крупкина Т.Ю., Рыцева Л.Н. Моделирование фрагментов МДП ИС по описанию технологии их изготовления //"Автоматизация проектирования электронной аппаратуры" Междуведомств, тематический научный сборник.-Вып.6.-Таганрог,1989,-С.60-63.

17. Баринов В.В., Крупкина Т.Ю., Гафаров П.З. Моделирование элементной базы КМОП СБИС с помощью ППП КАРАТ. // Тезисы докладов II республиканской конференции "Математическое моделирование элементов и фрагментов БИС". Рига,1990г.-С.11.

18. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Сравнительный анализ эффективности алгоритмов обучения нейроподобных сетей с помощью имитационного моделирования // "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники".- Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции.-Таганрог, 1994.-С.105.

19. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Имитационное моделирование алгоритмов нечеткой кластеризации на основе ИНС //

"Нейроинформатика и ее приложения".-Тезисы докладов Всероссийского рабочего семинара.-Красноярск, 1994.-С.33.

20. Онацько В.Ф., Баринов В.В., Крупкина Т.Ю., Шишина Л.Ю. Основы топологического проектирования интегральных микросхем. Учебное пособие // М„ МИЭТ, 1994,- 120 с.

21. Barinov V., Bahmatch О., Krupkina Т. Analysis of unsupervised learning algorithms in neural networks for sets processing // Proc. 39 International Scientific Colloquim.-Ilmenau,Germany.- 1994.

22. Баринов B.B., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Нечеткая идентификация систем с помощью самоорганизующихся сетей Кохонена // "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники",- Тезисы докладов II Всероссийской научно-технической конференции. -Таганрог, 1995.-С.106.

23. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Использование самоорганизующихся нейронных сетей при решении задач нечеткого управления // "Электроника и информатика - 95".-Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции.-Зеленоград, 1995.-С.303-304.

24. Баринов В.В., Крупкина Т.Ю. Регулярные запоминающие и вычислительные структуры // "Электронная промышленность".-1995.- №4-5.-С.132-137.

25. Barinov V., Bahmatch О., Krupkina Т. Fuzzy Kohonen neural networks for qualitative modeling // Proc.Third European Congress on Intelligent Techniques and Soft Computing.- Aachen, Germany.-1995,- Vol.l.-P.336-339.

26. Barinov V., Kane G„ Krupkina T. Neural Network Based on VLSI Processing Memory // Proc.of Workshop on Design Methodologies for Microele-ctronics with Special Day on Cooperation.-Smolenice Castle, Slovakia.- 1995.-P.99-104.

27. Баринов B.B.. Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Методы моделирования и управления на основе нейронных сетей и нечеткой логики в компьютерно-интегрированном производстве СБИС // Тезисы Четвертой Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" - Таганрог, 1997 - стр.127.

28. Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Имитационное моделирование нейро-нечеткой системы управления технологическими процессами в микроэлектронике // Тезисы Четвертой Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" - Таганрог, 1997 - стр.129.

29. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Применение нейро-нечетких методов управления в микроэлектронике // Тезисы докладов Второй

Всероссийской научно-технической конференции "Электроника и информатика - 97" - М„ МИЭТ, 1997. Ч.2.- С. 80-81.

30. Артамонова Е.А., Демин C.B., Крупкина Т.Ю. Оптимизация неретроградного кармана для субмикронных КМОП ИС Тезисы докладов Второй Всероссийской научно-технической конференции "Электроника и информатика - 97" - М., МИЭТ, 1997. Ч.1.- С. 170.

31. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Применение обобщенной модели оборудования в компьютерно-интегрированном производстве СБИС // Тезисы Пятой Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" -Таганрог, 1998. С. 56.

32. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Нейро-нечеткие методы в системах моделирования и адаптивного управления технологи-ческими процессами производства СБИС // Сборник научных трудов "Научные основы разработки новых технологий и технологического оборудования производства СБИС" (под ред. проф. П.Е.Кандыбы) - Москва, 1998. С.121-132.

33. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Разработка методов повышения технологичности производства субмикронных СБИС // Тезисы докладов Всероссийской НТК "Микро- и наноэлектроника - 98" -Звенигород, 1998 - Том 2.-Р. 3-6.

34. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Калинин A.B., Крупкина Т.Ю., Шелыхманов Д.Е. Повышение технологичности СБИС на основе концепции виртуального производства // Микроэлектроника - №4, том 28, 1999г. стр.283-292.

35. Аксенова H.A., Немытченко М.В., Крупкина Т.Ю., Луканов Н.М. Трехмерные полевые транзисторные структуры с вертикальным каналом и ультратонким позатворным диэлектриком // Тезисы докладов Седьмой Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов "Микроэлектроника и информатика - 2000" - М., МИЭТ, 2000. -С. 8.

36. Аксенова H.A., Крупкина Т.Ю., Немытченко М.В., Луканов Н.М. Конструктивно-технологический базис формирования полевых транзисторных структур с вертикальным каналом и ультратонким подзатворным диэлектриком // Тезисы докладов Третьей Международной научно-технической конференции "Электроника и информатика - XXI век" -М„ МИЭТ, 2000. - С. 8-9.

37. Акимов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Развитие методов проектирования и освоения новых технологических маршрутов с учетом требования повышения технологичности // Тезисы докладов Третьей

Международной научно-технической конференции "Электроника и информатика - XXI век" - М„ МИЭТ, 2000. - С. 22-23.

38. Балашов А.Г., Крупкина Т.Ю., Тихонов Р.Д. Исследование характеристик самосовмещенного МДП транзистора с кольцевым затвором и пинч - резистором // Труды Восьмой Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники",- Таганрог, 2002, ч.2, с. 39-41.

39. Балашов А.Г., Крупкина Т.Ю., Тихонов Р.Д. Моделирование самосовмещенного МДП транзистора с кольцевым затвором и пинч-резистором с учетом цилиндрической симметрии // Тезисы докладов IV Международной научно-технической конференции "Электроника и информатика - 2002" - М., Зеленоград, 19-21 ноября 2002. 4.1 - С. 13.

40. Артамонова Е.А., Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Ревелева М.А. Интегрированная среда обучения в области технологии и элементной базы микроэлектронных устройств // Вузовская наука, промышленность, международное сотрудничество. Материалы 4-й Международной научно-практической конференции. - Минск, 2002. 4.2. - С.99-103.

41. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Ревелева М.А., Чаплыгин Ю.А. Особенности структуры электронной системы обучения в рамках многоуровневой подготовки специалистов // Вузовская наука, промышленность, международное сотрудничество. Материалы 4-й Международной научно-практической конференции. - Минск, 2002. 4.2. -С. 103 - 108.

42. Крупкина Т.Ю. Использование методов приборно-технологического моделирования в проектировании датчиков и преобразователей информации // Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления «Датчик-2003» Материалы XV научно-технической конференции, 2003. - С. 42-43.

43. Balashov A., Krupkina T., Tikhonov R. The investigation of peripheral photodiodes // International Conférence "Micro- and nanoelectronics - 2003" ICMNE - 2003. Abstracts. October б"1 - 10й1 , 2003. - Moscow - Zvenigorod, Russia. - D-3.

44. Krupkina T., Pankratov O., Amelichev V. Numerical simulation of piezoresistive effect by ISE TCAD tools for microsystems engineering elements // International Conférence "Micro- and nanoelectronics - 2003" ICMNE - 2003. Abstracts. October 6th - 10л , 2003. - Moscow - Zvenigorod, Russia. - D-3.

45. Крупкина Т.Ю. Использование пакета ISE TCAD при приборно-технологическом моделировании элементов микросистемной техники // Известия вузов. Электроника. 2003, №6.- С. 32-35.

46. Вернер В.Д., Балашов А.Г., Галушков А.И., Крупкина Т.Ю. Исследование и моделирование вертикального МДП-транзистора с планарно-легированным барьером // Труды Девятой Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники",- Таганрог, 2004, ч.1, с. 32-34.

47. Бархударов A.B., Голишников A.A., Крупкина Т.Ю., Путря М.Г. Калибровка моделей при расчете электрофизических характеристик слоев поликристаллического кремния с помощью пакета ISE TCAD // Труды Девятой Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники".- Таганрог, 2004, ч.1, с. 44-46.

48. Крупкина Т.Ю. Методика анализа пьезорезистивного эффекта в элементах микросистемной техники с использованием пакета программ ISE ТСAD.//Микросистемная техника, 2004, №6. С.25-27,48.

49. Verner V.D., Balashov A.G., Galushkov A.I., Krupkina T.Y. Simulation of vertical planar-doped-barrier MOSFET (PDBFET) // VI International Congress on Mathematical Modeling. September 20-26, 2004, Nizhny Novgorod, Russia. Book of Abstracts. University of Nizhny Novgorod, 2004. C.266.

50. Крупкина Т.Ю. Использование системы предварительной калибровки при проектировании базового технологического процесса II Труды Девятой Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники",- Таганрог, 2004, ч.1, с. 57-60.

51. Калинин A.B., Крупкина Т.Ю., Романов A.A. Структура модели базового технологического процесса в программной среде «виртуального производства» // Труды Девятой Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники".- Таганрог, 2004, ч.1, с. 97-99.

52. Крупкина Т.Ю. Особенности приборно-технологического моделирования транзисторных структур КНС- и КНИ-типа // Микроэлектроника - №5, том 34,2005г. стр.393-403.

53. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Чаплыгин Ю.А. Приборно-технологическое моделирование при разработке изделий микроэлектроники и микросистемной техники // Известия вузов. Электроника. 2005, №4-5.- С. 64-71.

54. Крупкина Т.Ю. Структура и основные элементы системы «виртуального производства» // Известия вузов. Электроника. 2005, №6.- С. 56-59.

Подписано в печать:

Формат 60x84 1/16. Уч -изд.л ТиражУ^экз Заказ<?3?-

Отпечатано в типографии ИПК МИЭТ

124498, Москва, г.Зеленоград, проезд 4806, д 5, стр.1, МИЭТ.

РНБ Русский фонд

2006-4 17234

Оглавление автор диссертации — доктора технических наук Крупкина, Татьяна Юрьевна

Введение.

1 Роль и задачи приборно-технологического моделирования на современном этапе.

1.1 Основные проблемы развития методов проектирования в микроэлектронике.

1.2 Этапы развития и основные цели приборно-технологического моделирования (ПТМ).

1.3 Проблемы использования ПТМ как метода создания и совершенствования элементов микроэлектроники и микросистемной техники. Постановка задачи.

2. Анализ и классификация объектов и средств приборно-технологического моделирования.

2.1 Классификация технологических операций и технологических маршрутов

• как объектов моделирования.

2.2 Основные типы конструктивно-технологических узлов современных интегральных микросхем.

2.3 Особенности элементов микросистемной техники, как объектов приборно-технологического моделирования.

2.4 Сравнительный анализ программных средств ПТМ.

3. Разработка концепции эффективного использования ПТМ как метода создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной

Ф техники.

3.1 Основные принципы эффективного применения метода приборно-технологического моделирования.

3.2 Программная среда приборно-технологического моделирования как основа системы «виртуального производства».

3.3 Разработка интеллектуальных систем моделирования и управления на основе нейросетевых структур и методов нечеткой логики.

4. Разработка методологии применения ПТМ для научного исследования и проектирования элементов интегральной и микросистемной техники.

4.1 Специфика объектов ПТМ и выбор программной среды.

4.2 Анализ размерности объекта и распараллеливание вычислений.

• 4.3 Выделение критичных элементов и разработка маршрута моделирования.

4.4 Основные этапы применения концепции эффективного использования

5. Методики выполнения основных этапов приборно-технологического моделирования.

5.1 Выбор моделей для описания объектов ПТМ.

5.2 Методика проведения этапа предварительной калибровки.

5.3 Организация моделирования в программной среде «виртуального производства».

6. Практическая реализация методов приборно-технологического моделирования при разработке элементов интегральной и микросистемиой техники.

6.1 Проектирование и оптимизация технологических маршрутов.

6.2 Проектирование конструктивных элементов быстродействующих КМОП

СБИС.

6.3 Проектирование конструктивных элементов силовых КМОП ИС.

6.4 Моделирование элементов микросистемной техники.

6.5 Моделирование элементов оптоэлектроники.

7. Особенности приборно-технологического моделирования МОП-транзисторов

КНС-и КНИ-типа.

7.1 Транзисторные структуры КНС- и КНИ-типа как основа радиационностойких ИС.

7.2 Учет физических эффектов при построении модели элемента.

7.3 Методика использования ПТМ при расчете трехмерных транзисторных структур КНС- и КНИ-типа.

Введение 2005 год, диссертация по электронике, Крупкина, Татьяна Юрьевна

Область приборно-технологического моделирования, являющаяся неотъемлемой частью современного производства изделий микроэлектронной и микросистемной техники, представляет собой систему научных знаний и прикладных программных инструментов, позволяющих осуществлять полномасштабное моделирование технологических процессов и приборов, успешно решать широкий круг задач по ® разработке новых полупроводниковых приборов, оптимальных и устойчивых к разбросу параметров технологических маршрутов, повышать технологичность выпускаемых изделий и производства в целом.

Поскольку в основе используемых моделей лежит фундаментальная система уравнений, метод приборно-технологического моделирования носит универсальный характер. Однако эффективность его применения зависит от квалификации пользователя и требует проведения предварительных исследований. С одной стороны, имеется многообразие возможностей приборно-технологического моделирования как ф универсального инструмента, позволяющего решать целый ряд проблем проектирования от выбора параметров отдельных операций до комплексного расчета характеристик прибора в обрамлении элементов схемы. С другой стороны, налицо множество специфических объектов моделирования и подходов к организации процесса проектирования и изготовления конечного изделия, частью которого является приборно-технологическое моделирование. Разработай ряд конкретных примеров моделирования приборов и встраивания методик использования приборио-технологического моделирования в процесс создания новых и совершенствования имеющихся изделий, т.е. решено большое количество частных задач.

Таким образом, разработка и обоснование научных подходов к проблеме эффективного и падежного использования приборно-технологического моделирования ® (ПТМ) в качестве метода создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники является актуальным направлением научно-технических исследований. Результаты таких исследований позволяют решать широкий круг задач по разработке технологических процессов, интегральных полупроводниковых приборов, оптимальных и устойчивых к разбросу параметров технологических маршрутов, обеспечивать интерфейс между производством и дизайн-центрами, повышать технологичность выпускаемых изделий и производства в целом.

Целью диссертационной работы является исследование и разработка научных основ повышения эффективности методов создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники и разрабатываемых конструктивно-технологических решений путем всестороннего применения систем и средств приборно-техпологического моделирования.

Для достижеиия поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- провести анализ и классификацию базовых приборных структур, технологических процессов и маршрутов и средств приборпо-технологического моделирования и выделить элементы, критичные с точки зрения повышения эффективности процессов создания и совершенствования изделий микроэлектроники и микросистемной техники;

- разработать общую концепцию повышения эффективности методов создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники путем использования приборно-технологического моделирования (ПТМ);

- разработать методики выполнения основных этапов ПТМ, включая выбор моделей, предварительную калибровку параметров, использование многофакторного

Ф эксперимента в процессе моделирования;

- практически реализовать разработанные подходы к сквозному моделированию при проектировании и изготовлении элементов микроэлектроники и микросистемпой техники.

Научная новизна результатов, получепных в диссертационной работе, заключается в следующем:

- технологические операции формирования структуры сложного функционального

Ф состава;

- характеристики границ раздела между слоями;

- области с высокими значениями плотпости тока, напряженности электрического поля, скорости генерации - рекомбинации носителей, с плавающим потенциалом, параметры сетки в этих областях, выбранные модели для описания протекающих физических эффектов и численные значения входящих в них параметров.

- активное внедрение методов приборно-технологического моделирования в сферу промышленного производства, охватывающее разработку конструктивно-технологических узлов, повышение технологичности изделий методами «виртуального производства», развитие интеллектуальных методов моделирования и управления технологическими процессами.

3. Разработана методология исследования и проектирования приборов и технологических процессов интегральной и микросистемпой техники на основе использования средств приборно-технологического моделирования, включающая учет специфики объекта моделирования, анализ размерности объекта и разбиение на модули с целью снижения размерности и распараллеливания вычислений, разработку оптимального маршрута моделирования, а также методики выполнения основных этапов приборно-технологического моделирования в процессе создания и совершенствования разрабатываемых конструктивно-технологических решений.

5. На основании проведенных исследований разработаны принципы интегрированного подхода к приборно-технологическому моделированию элементов и конструкций микросистемной техники, сочетающих микромеханические и интегральные конструктивно-технологические узлы, а именно, объединение принципа интеграции уровней моделирования по вертикали с горизонтальной интеграцией программных средств и моделей на приборном уровне, обеспечивающей моделирование физических эффектов, лежащих в основе преобразования энергии; на их основе предложена методика расчета и оптимизации пьезорезистивпых элементов с использованием средств приборно-техпологического моделирования.

6. В результате проведенного анализа предложен комплексный подход к приборно-технологическому моделированию конструкций элементов для радиационно-стойких интегральных схем. Показано, что для таких структур существенным является учет пространственного распределения конструктивно-технологических и физических параметров. Разработан метод расчета субмикронных МДП-транзисторных структур КНС- и КНИ-типа, обеспечивающий уточнение электрических характеристик, в зависимости от конструктивно-технологического способа установления контакта к областям с плавающим потенциалом.

Практическая значимость работы определяется следующими основными результатами:

- Практическая значимость работы подтверждается внедрением следующих результатов:

4. Результаты диссертациониой работы внедрены в учебный процесс в Московском государственном институте электронной техники. Разработанная автором методология приборно-технологического моделирования, методики расчета различных типов интегральных элементов использованы при разработке и модернизации лекционных курсов и лабораторных практикумов по ряду учебных дисциплин, в том числе: «Моделирование технологических процессов», «Моделирование в среде ISE TCAD», «Специальные разделы микроэлектроники», «Электропика» и других, а также при написании учебного пособия «Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем», издательство БИНОМ. Лаборатория знаний.-Москва, 2005 г.

На защиту выносятся:

- максимальное использование преимуществ сквозного подхода к моделированию, основанного па объединении технологического, приборного и схемотехнического уровней;

- построение процесса моделирования на основе разработанной методологии приборпо-техпологического моделирования с использованием методик для выполнения отдельных этапов, позволяющих сократить количество пробных вариантов, долю объемных и длительных расчетов, формализовать процедуры выбора программных средств, моделей и значений параметров.

2. Классификация объектов приборно-техиологического моделирования: технологических операций и маршрутов - по типу и функциональному составу модели; конструктивно-технологических узлов - по типу структуры, размерности задачи, характерному размеру конструктивных элементов, основному материалу конструкции.

5. Методика моделирования пьезорезистивных интегральных элементов, входящих в состав датчиков и устройств микросистемпой техники.

Апробация работы.

Основные результаты исследований, изложенные в диссертации, и ее научные положения докладывались на российских и международных конференциях, совещаниях и семинарах: II республиканская конференция "Математическое моделирование элементов и фрагментов БИС", Рига, 1990г.; Всероссийская научно-техническая конференция "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники, Таганрог, 1994, 1995, 1997, 1998 гг.; Всероссийская научно-техническая конференция "Электроника и информатика - 95".-Зеленоград, 1995; Third European Congress on Intelligent Techniques and Soft Computing.- Aachen, Germany.-1995; Workshop on Design Methodologies for Microelectronics.-Smolenice Castle, Slovakia.- 1995; Вторая Всероссийская научно-техническая конференция "Электроника и информатика - 97" - Москва, МИЭТ, 1997 г.; Всероссийская Научно-техническая конференция "Микро- и наноэлектроника - 98" -Звенигород, 1998 г.; Третья Международная научно-техническая конференция "Электроника и информатика - XXI век" - Москва, МИЭТ, 2000 г.; Международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники, Таганрог, 2002, 2004 гг.; IV Международная научно-техническая конференция "Электроника и информатика - 2002" - Москва, Зеленоград, 19-21 ноября 2002 г.; 4-ая Международная научно-практической конференция «Вузовская наука, промышленность, международное сотрудничество», Минск, 2002; XV научно-техническая конференция «Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления», 2003; International Conference "Micro- and nanoelectronics - 2003" ICMNE -2003, October 6th - 10th , 2003. - Moscow - Zvenigorod, Russia; VI International Congress on Mathematical Modeling. September 20-26, 2004, Nizhny Novgorod, Russia.

Основные публикации по теме диссертации.

Всего по тематике исследований автором опубликовано 54 работы, в том числе 26 статей, 27 тезисов докладов, учебное пособие. Основные положения диссертационного исследования полностью представлены в опубликованных работах. К основным публикациям можно отнести следующие:

Крупкина Т.Ю. Расчет характеристик МДП-транзистора с неоднородным распределением примеси в подложке. "Известия вузов MB и ССО СССР". Радиоэлектроника.-1985.-Т.28, №12.-С.31-34.

Барииов В.В., Крупкина Т.Ю., Радченко К.Б. Пакет прикладных программ для иитерактивиого моделирования МДП-структур. «Управляющие системы и машины».-1987-№5, с.89-92.

Барииов В.В., Бахмач О.Ф. Крупкина T.IO. Нейро-иечеткие методы в системах моделирования и адаптивного управления технологическими процессами производства СБИС. Сборник научных трудов "Научные основы разработки новых технологий и технологического оборудования производства СБИС" (под ред. проф. П.Е.Кандыбы) -Москва, 1998. С.121-132.

Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Калинин A.B., Крупкина Т.Ю., Шелыхманов М.А. Повышение технологичности СБИС на основе концепции виртуального производства. Микроэлектроника - №4, том 28, 1999г. стр.283-292.

Артамонова Е.А., Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Ревелева М.А. Интегрированная среда обучения в области технологии и элементной базы микроэлектронных устройств. Вузовская наука, промышленность, международное сотрудничество. Материалы 4-й Международной научно-практической конференции. - Минск, 2002. 4.2. - С.99-103.

Крупкина Т.Ю. Использование пакета ISE TCAD при приборно-технологическом моделировании элементов микросистемной техники. Известия вузов. Электроника. 2003, №6.- С. 32-35.

Verner V.D., Balashov A.G.,Galushkov A.I., Krupkina T.Y. Simulation of vertical planar-doped-barrier MOSFET (PDBFET). VI International Congress on Mathematical Modeling. September 20-26, 2004, Nizhny Novgorod, Russia. Book of Abstracts. University of ф Nizhny Novgorod, 2004. C.266.

Крупкина T.IO. Методика анализа пьезорезистивного эффекта в элементах микросистемной техники с использованием пакета программ ISE TCAD. Микросистемная техника, 2004, №6. С.25-27, 48.

Крупкина Т.Ю. Особенности приборно-технологического моделирования транзисторных структур КНС- и КНИ-типа. Микроэлектроника.- Т.34.- 2005, №5.- С. 393403.

Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Чаплыгин Ю.А. Приборно-технологическое моделирование при разработке изделий микроэлектроники и микросистемной техники. Известия вузов. Электроника. 2005, №4-5.- С. 64-71.

Заключение диссертация на тему "Разработка научных основ создания и совершенствования базовых элементов микроэлектроники и микросистемной техники методами приборно-технологического моделирования"

Выводы к главе 7.

1. Исследованы особенности углубленного анализа радиационно-стойких КНИ МОП - транзисторных структур с учетом пространственного распределения ловушек и времени жизни носителей в активном объеме структуры и трехмерного моделирования специальных топологических вариантов транзисторов в программной среде ¡БЕ ТСАО.

Разработаны методики моделирования приборных характеристик, позволяющие более корректно учитывать влияние реального распределения параметров материала пленки кремния на электрические характеристики МОП - транзисторов КНС- и КНИ - типа

Проведено численное моделирование реальных транзисторных структур по описанию технологического маршрута их изготовления, выполнено сравнение с экспериментальными электрическими характеристиками.

Показана необходимость обоснованного выбора параметров физической модели с использованием результатов экспериментальных исследований, прежде всего по определению значения времени жизни носителей в активной области и его зависимости от толщины пленки.

Заключение.

Представленные в данной диссертационной работе результаты можно коротко суммировать следующим образом:

1. Проведен анализ основных проблем развития методов проектирования в микроэлектронике и определена роль приборно-технологического моделирования как связующего базиса при разработке конструкций интегральных элементов и технологических маршрутов их изготовления, неотъемлемой части современного компьютерно - интегрированного производства, важного элемента повышения технологичности разрабатываемых изделий и совершенствования интерфейса между производством и дизайн-центрами.

2. Определены объективные факторы, усложняющие использование приборно-технологического моделирования в процессе проектирования изделий микроэлектронной и микросистемпой техники, а именно:

- учет специфики каждого объекта исследований и особенностей внешних воздействий;

- обоснованный выбор численных значений параметров, входящих в используемые модели.

- технологические операции сложного функционального состава;

- характеристики границ раздела между слоями;

5. Разработаны подходы к использованию ПТМ в рамках системы компьютерно -интегрированного производства; предложена структура системы «виртуального производства», построенная па основе откалиброванных моделей и программных средств приборно-технологического моделирования; исследованы возможности и предложены варианты применения нейро-нечетких моделей для управления технологическими процессами.

- принципы выбора размерности на этапах технологического и приборного моделирования;

- условия разбиения моделируемой структуры на модули;

- основные этапы решения задач с использованием ПТМ и организацию процесса моделирования.

0.5 - 0.35 мкм, субмикронных МОП - транзисторов с вертикальным затвором, силовых МОП - транзисторов с улучшенными характеристиками. Разработаны методики приборно-технологического моделирования пьезорезистивных структур, входящих в состав датчиков и интегральных элементов микросистемной техники, методики расчета и оптимизации оптоэлектронных структур, методики углубленного анализа радиационно-стойких КНИ МОП - транзисторов с учетом пространственного распределения ловушек и времени жизни носителей в активном объеме и особенностей топологической реализации контактов к подзатворной области.

9. Практическая значимость диссертационной работы подтверждается актами внедрения и использования полученных результатов в НИИ Системных Исследований РАН, на ОАО «Ангстрем», в Московском государственном институте электронной техники, в НПК «Технологический Центр». Результаты использованы при выполнении учебно-методических работ [223-225], в том числе в рамках Центра приборно-технологического моделирования МИЭТ[226], внедрены в учебный процесс в МИЭТ.

Таким образом, в представленной работе осуществлена разработка и обоснование научных подходов к решению актуальной проблемы эффективного и надежного использования приборно-технологического моделирования (ПТМ) в качестве метода создания и совершенствования базовых изделий микроэлектронной и микросистемной техники: проведена классификация и анализ объектов и средств приборно-технологического моделирования, выделены критичные элементы; предложены основные принципы концепции использования систем приборно-технологического моделирования для повышения эффективности процесса проектирования изделий микроэлектрониой и микросистемной техники; разработана методология научного исследования и проектирования на основе ПТМ и методики выполнения основных этапов; практически реализованы разработанные подходы к сквозному моделированию в проектировании изделий микроэлектропной и микросистемной техники, что позволило сократить сроки проектирования базовых элементов и технологических маршрутов, повысить устойчивость характеристик элементов к разбросу технологических параметров, разработать усовершенствованные конструкции элементов с принципиально улучшенными характеристиками.

Библиография Крупкина, Татьяна Юрьевна, диссертация по теме Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и нано- электроника на квантовых эффектах

1. Suhir Е. Microelectronics and photonics — the future // Microelectronics Journal.-V. 31, Iss. 11-12 December 2000.- P. 839-851.

2. Chatterjee P.K., Doering R.R. The future of microelectronics/ЯЕЕЕ Proceedings 86 1 (1998).- P. 176-183.

3. Валиев K.A., Орликовский A.A. Технологии СБИС. Основные тенденции развития // Электроника. Наука, технология, бизнес.- 1996. N 5-6. - С. 3-11.

4. Van Rossum М. Future of microelectronics: evolution or revolution? //Microelectronic Engineering 34 1 (1996).- P. 125-134 (December).

5. Begley D.L. Global trends and the future of laser communications // Proceedings of the SPIE — International Society of Optical Engineers (USA) 2990 (1997).-P. 134-140.

6. Шахнович И. Современные технологии беспроводной связи // М., «Техносфера».-2004. 167 с.

7. Глобальная экологическая перспектива 3. М. «Интердиалект+». 2002. - 504 с.

8. Shenai К. High-power robust semiconductor electronics technologies in the new millennium // Microelectronics Journal,- V. 32, Iss. 5-6.- May-June 2001.- P. 397-408.

9. Garner M., Udrea F., Lim H. Т., Ensell G., Popescu A. E., Sheng K., Milne W. I. Silicon-on-insulator power integrated circuits // Microelectronics Journal.-V. 32, Iss. 5-6.-May-June 2001.-P. 517-526D.

10. Kinzer D. Advanced power semiconductors and ICs for DC/DC converter applications //Microelectronics Journal.- V. 35, Iss. 3.- March 2004.- P. 225-233

11. Климов Д.М., Васильев A.A., Лучинин B.B., Мальцев П.П. Перспективы развития микросистемной техники в XXI веке // Микросистемная техника.- 1999, №1.- С.3-6.

12. Королев М.А., Тихонов Р.Д., Чаплыгин Ю.А. Интегрированные микросистемы -перспективные элементы микросистемной техники // Микросистемная техника. -2003, №7.- С. 6-7.

13. Abraham М., Ehrfeld W., Hessel V., Kamper К.Р., Lacher M., Picard A. Microsystem technology: between research and industrial application // Microelectronic Engineering.- V. 41-42.- March 1998 P. 47-52.

14. Толчеев B.O. О новых подходах к разработке сложных интеллектуальных систем// Микросистемная техника.- 2002, №2.- С. 24-28.

15. Hahn К., Bruck R. An approach to layout and process verification for microsystem physical design // Microsystem Technologies.- V. 3 .- 21February 1997.- P. 53-60.

16. Zha X.F., Du H. Manufacturing process and material selection in concurrent collaborative design of MEMS devices // Journal of Micromechanics and Microengineering.- V.13.- 2003.- P. 509-522.

17. Belaubre P., Guirardel M., Leberre V., Pourciel J.-B. , Bergaud C. Cantilever-based microsystem for contact and non-contact deposition of picoliter biological samples // Sensors and Actuators A: Physical.-V. 110, Iss. 1-3, 1 February 2004.-P. 130-135.

18. Jakovenko J., Husak M., Lalinsky T. Design and simulation of micromechanical thermal converter for RF power sensor microsystem // Microelectronics Reliability.- V. 44, Iss. 1.-January 2004.-P. 141-148.

19. Степанов Ю.И. Применение технологий МЭМС и МСТ в автомобильной технике // Микросистемпая техника.- 2003, №12.- С. 23-28.

20. Поспелов В.И., Войнов В.В. Перспективы применения микроробототехнических систем // Микросистемная техника,- 2003, №5.- С. 34-39.

21. Nicolau D. Е„ Phillimore J., Cross R., Nicolau D. V. Nanotechnology at the crossroads: the hard or the soft way? // Microelectronics Journal.- V. 31, Iss. 7.- 30 July 2000.- P. 611-616.

22. Sealy C. Roadmap for nanoelectronics// Materials Today.- Sep 2004 .-P. 18

23. Tsukagoshi K., Yoneya N., Uryu S., Aoyagi Y., Kanda A., Ootuka Y., Alphenaar B. W. Carbon nanotube devices for nanoelectronics// Physica B: Condensed Matter.-V. 323, Iss. 1-4, Oct 2002.-P. 107-114.

24. Валиев K.A., Бочаров Л.Ю., Мальцев П.П., Троицкий И.И. Квантовая технология -новые аспекты панотехнологии // Микросистемная техника.- 2004, №4.- С.30-36

25. Шевченко В. А. О терминологии: наночастицы, наносистемы, нанокомпозиты, ианотехнологии // Микросистемная техника.- 2004г., №9.- С. 2-4.

26. Dryden M. H. Design for reliability// Microelectronics and Reliability.- V. 15, Iss. 5.1976.- P. 399-436.

27. Rebollo J., Millan J. Radial confinement in lateral power devices // Microelectronics Journal.-V. 32, Iss. 5-6.-May-June 2001.-P. 481-484.

28. Khare J., Feltham D., Maly W. Accurate Estimation of Defect-Related Yield Loss in Reconfigurable VLSI Circuits// IEEE Journal of Solid State Circuits.- Feb. 1993.- No. 2.-P. 146-156.

29. Khare J., Maly W., Thomas M. E. Extraction of Defect Size Distributions in an IC Layer

30. Using Test Structure Data//IEEE Transactions of Semiconductor Manufacturing.- V. 7.-No. 3.-P. 354-368.

31. Chen T., Kim V.-K., Tegethoff M. IC yield estimation at early stages of the design cycle //Microelectronics Journal.-V. 30, Iss. 8, Aug 1999.-P. 725-732.

32. Murarka S. P. Multilevel interconnections for ULSI and GSI era // Materials Science and Engineering: R: Reports.- V. 19, Iss. 3-4.-1 May 1997.- P. 87-151.

33. Homma T., Yamaguchi M., Kutsuzawa Y., Otsuka N. Electrical stability of polyimide £ siloxane films for interlayer dielectrics in multilevel interconnections // Thin Solid

34. Films.- Feb 1999.- P. 237-241.

35. Zantye P.B., Kumar A., Sikder A.K. Chemical mechanical planarization for microelectronics applications // Materials Science and Engineering: R: Reports.- Oct 2004.- P. 89-220.

36. Homma Y., Furusawa T., Morishima H., Sato H. Low permittivity dielectrics and global planarization for quarter-micron multilevel interconnections // Solid-State Electronics.-Jul 1997 .- P. 1005-1011.

37. Kilijanski M.S., Shen Y.-L. Analysis of thermal stresses in metal interconnects with multilevel structures // Microelectronics Reliability.- Feb 2002,- P. 259-264.

38. Cil I. Internet-based CDSS for modern manufacturing processes selection and ® justification //Robotics and Computer-Integrated Manufacturing.- Jun 2004 .- P. 177-190.

39. Kahraman С., Beskese A., Da Ruan. Measuring flexibility of computer integrated manufacturing systems using fuzzy cash flow analysis // Information Sciences. V. 168, Iss.l.- 3 December 2004.- P. 77-94.

40. Yurdakul M. Selection of computer-integrated manufacturing technologies using a combined analytic hierarchy process and goal programming model // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. V. 20, Iss. 4.-August 2004.- P. 329-340.

41. Maly W. 1С Design in high-cost nanometer-technology Era//www.sigda.org/Archives/ ProceedingArchives/ Dac/Dac2001/papers/2001/dac01/pdffiles/022.pdf

42. Kristoff P.R., Nunn. D.P. The process specification system for MMST// IEEE Transactions of Semiconductor Manufacturing.- V. 8.- No. 3.-1995.- P. 262-271.

43. Chang H., Cooke L„ Hunt M., Martin G., McNelly A., Told L. Surviving the SoC revolution // Kluwer Academic Publishers.- 1999,- 235 p.

44. Wolf W. Modern VLSI Design. System-on-Chip Design // Prentice-Hall.- 2002.- 618 p.

45. Abood G. System chip verification: Moving from 'ASIC-out' to 'System-in' methodologies // Electronic Design.- 1997, Nov.,3.- P.206-207

46. Rashinkar P., Paterson P., Singh L. System-on-chip verification. Methodology and Techniques // Kluwer Academic Publishers.- 2002.- 372 p.

47. Reinhardt M. Migration to deep-submicron design in the efficient way// Future Fab International.- 1998, No.5

48. Otten R. H., Brayton R. K. Performance planning// Integration, the VLSI Journal.-V. 29, Iss. 1.-March 2000.-P. 1-24.

49. Рындин E.A., Коноплев Б.Г. Субмикронные интегральные схемы: элементная база и проектирование // Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2001. 147 с.

50. Gummel Н. К. A self-consistent iterative scheme for one-dimentional steady state transistor calculations // IEEE Trans. Electron Devices.- 1964.-V. ED-11.- P.455-465.

51. Loeb H.W., Andrew R., Love W. Application of 2-dimensional solutions of the Shockley-Poisson equation to inversion-layer M.O.S.T. devices // Electron Lett.- 1968.-V.4.- P.352-354.

52. Schroeder J. E., Muller R. S. IGFET analysis through numerical solution of Poisson's equation // IEEE Trans. Electron Devices.- 1968.- V. ED-15.- P.954-961.

53. Hu S. M., Schmidt S. Interaction in sequential diffusion processes in semiconductors // J. Appl. Phys.- 1968.- V.39.- P. 427-483.

54. Hu S. M., Yeh Т. H. Approximate theory of emitter-push effect // J. Appl. Phys.- 1969.-V.40.-P.4615-4620.

55. Носов Ю. Р., Петросянц К. О. Расчет с помощью ЭЦВМ электрических характеристик одномерных полупроводниковых структур // Электронная техника. Сер. 2.- 1973, №4.- С.3-16.

56. Авдеев Е. В., Чеботаев Е. В., Дьяконов В. М. Синтез диффузионной структуры интегрального транзистора // В кн.: Микроэлектроника. М., Советское радио.-1976.- Вып. 9.- С.56-69.

57. Носов Ю. Р., Петросянц К. О., Шилин В. А. Математические модели элементов интегральной электроники // М., Советское радио.- 1976.- 304 с.

58. Польский Б. С., Похвалина JI. С. Двумерная численная модель биполярного транзистора // Изв. АН ЛатвССР. Сер. физ. и техн. наук.- 1977, №4.- С. 59-69.

59. Миргородский Ю. Н., Руденко А. А., Шипилин А. В. Метод численного расчета нестационарных характеристик двумерных биполярных полупроводниковых структур // Электронная техника. Сер.З.- 1977, №3.- С.3-12.

60. Польский Б. С., Римшанс Я. С. Численное моделирование переходных процессов в биполярных полупроводниковых приборах // Изв. АН ЛатвССР. Сер. физ. и техн. наук.- 1978, №4.- С. 70-78.

61. Баталов Б. В., Дьяконов В. М., Кремлев В. Я. Двумерное моделирование стационарного режима работы биполярных транзисторных структур // Электронная техника. Сер.2.- 1979, №5.- С.99-106.

62. Абрамов И.И., Мулярчик С.Г. Метод векторной релаксации систем в задачах численного анализа полупроводниковых приборов // Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника.- 1981.- Т.24, № 6.- С.59-67.

63. Бубенчиков А.Н., Садовников А.Д. Основы численного моделирования биполярных транзисторных структур с учетом эффектов высокого легирования // В кн.: Техника средств связи.- М.-1981, вып.1.- С.44-52.

64. Selberherr S., Schutz A., Potzl Н. W. MINIMOS, a two-dimensional MOS transistor analyzer//ШЕЕ J. Solid-State Circuits.- 1980.- V. SC-15.- P.598-611.

65. Lee H.-G., Dutton R. W. Two-dimensional low-concentration boron profiles: Modeling and measurement // ШЕЕ Trans. Electron Devices.-1981.- V. ED-28.- P.l 136-1147.

66. Mei L., Dutton R. W. A process simulation model for multilayer structures involving polycrystalline silicon // ШЕЕ Trans. Electron Devices.- 1982.- V. ED-29.- P.1726-1734.

67. Mei L., Rivier M., Kwark Y., Dutton R. W. Grain-growth mechanisms in polysilicon // J. Electrochem. Soc.- 1982.- V. 129.- P.1791-1795.

68. Bank R. E., Rose D. J., Fichtner W. Numerical methods for semiconductor device simulation // ШЕЕ Trans. Electron Devices.- 1983.- V. ED-30.- P.1031-1045.

69. Dutton R. W. Modeling of the silicon integrated-circuit design and manufacturing process // IEEE Trans. Electron Devices.- 1983.- V. ED-30.- P.968-985.

70. Fichtner W., Rose D. J., Bank R. E. Semiconductor device simulation // IEEE Trans. Electron Devices.- 1983.- V. ED-30.- P.1018-1030.

71. Ho C. P., Plummer J. D., Hansen S. E., Dutton R. W. VLSI process modeling -SUPREM III // IEEE Trans. Electron Devices.- 1983.- V. ED-30.- P.1438-1453.

72. Maldonado C. D. ROMANS II a two-dimensional process simulator for modeling and simulation in the design of VLSI devices //Appl. Phys.- 1983.- V. A31.-P.119-138.

73. Masetti G., Seven M., Solmi S. Modeling of carrier mobility against carrier concentration in arsenic-, phosphorus-, and boron-doped silicon // IEEE Trans. Electron Devices.-1983.- V. ED-30.- P.764-769.

74. Fair R. B., Wortman J. J., Liu J., Tischler M., Mosnari N. A. Modeling physical limitations on junction scaling for CMOS // IEEE Trans. Electron Devices.- 1984.- V. ED-31.- P.l 180-1185.

75. Nassif S. R., Strojwas A. J., Director S. W. FABRICS II: A statistically based IC fabrication process simulator // IEEE Trans. Comput.-Aided Design.- 1984.- V. CAD-3.-P.40-46.

76. Selberherr S. Process and device modeling for VLSI // Microelectron. Reliab.- 1984.-V.24.- P.225-257.

77. Tang T.-W. Extension of the Scharfetter-Gummel algorithm to the energy balance equation // IEEE Trans. Electron Devices.- 1984.- V. ED-31.- P. 1912-1914.

78. Borucki L., Hansen H. H., Varahramyan K. FEDSS a 2D semiconductor fabrication process simulator// IBM J. Res. and Dev.- 1985.- V.29.- P.263-276.

79. Cham K. M., Oh S.-Y., Moll J. L. Computer-aided design in VLSI device development // IEEE J. Solid-State Circuits.- 1985.- V. SC-20.- P.495-500.

80. Cox P., Yang P., Mahant-Shetti S. S., Chatterjee P. Statistical modeling for efficient parametric yield estimation of MOS VLSI circuits // IEEE Trans. Electron Devices.-1985.- V. ED-32.- P.471-478.

81. Wang C. T. A new set of semiconductor equations for computer simulation of submicron devices // Solid-State Electronics.- 1985.- V.28.- P.783-788.

82. Mar J., Bhargavan K., Duvall S., Firestone R., Lucey D., Nandgaonkar S., Wu S., Yu K.-S., Zarbakhsh F. EASE an application-based CAD system for process design // IEEE Trans. Comput.-Aided Design.- 1987.- V. CAD-6.- P.1032-1038.

83. Alvarez A. R., Abdi B. L., Young D. L., Weed H. D„ Teplik J., Herald E. R. Application of statistical design and response surface methods to computer-aided VLSI device design //IEEE Trans. Comput.-Aided Design.- 1988.- V. CAD-7.- P.272-288.

84. Bringer A., Schon G. Extended moment equations for electron transport in semiconducting submicron structures //J. Appl. Phys.- 1988.- V. 64.- P. 2447-2455.

85. Krutsick T. J. White M. H. Consideration of doping profiles in MOSFET mobility modeling // IEEE Trans. Electron Devices.- 1988.- V. ED-35.- P.l 153-1155.

86. Lombardi C., Manzini S., Saporito A., Vanzi M. A physically based mobility model for numerical simulation of nonplanar devices // IEEE Trans. Comput.-Aided Design.-1988.- V. CAD-7.- P.l 164-1171.

87. Strojwas A. J., Director S. W. The process engineer's workbench // IEEE J. Solid-State Circuits.- 1988.- V. SC-23.- P.377-386.

88. Szeto S., Reif R. A unified electrothermal hot-carrier transport model for silicon bipolar transistor simulation // Solid-State Electronics.- 1989.- V.32.- P.307-315.

89. Польский Б. С. Численное моделирование полупроводниковых приборов. Рига, «Зинатне».- 1986.- 168 с.

90. МОП СБИС. Моделирование элементов и технологических процессов. Под ред. П. Антонетти и др. М. Радио и связь.- 1988.- 496 с.

91. Моделирование полупроводниковых приборов и технологических процессов. Под ред. Д. Миллера. М. Радио и связь.- 1989,- 278 с.

92. Numerical analysis of semiconductors devices and integrated circuits. Browne В. T., Miller J. J. H., Eds. Boole Press.- Dublin.-1981.

93. Крупкина Т. Ю. Сквозное приборно-технологическое моделирование для интерактивного проектирования элементов МДП СБИС. Дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук.- М., МИЭТ.- 1987.

94. Kosina H., Langer E., Selberherr S. Device modelling for the 1990s // Microelectronics Journal. V. 26, Iss. 2-3 .- March 1995.- P. 217-233.

95. Pejcinovic В., Tang T-W., Lee S-C., Navon D.H. A numerical study of performance potential of Sil-xGex pseudomorphic heterojunction bipolar transistors // IEEE Transactions on Electron Devices.-V. 39, n 9.- 1992.-P. 2021-2028.

96. Pejcinovic В., Tang H. K., Egley J.L., Logan L.R., Srinivasan G.R. Two-dimensional tensor temperature extension of the hydrodynamic model and its applications // IEEE Transactions on Electron Devices.- V. 42, n 12.- Dec, 1995.- P. 2147-2155.

97. Вага E., Lorenzb J., Rysselb H. Three-dimensional simulation of layer deposition // Microelectronics Journal.- V. 29, Iss. 11.- November 1998.- P. 799-804.

98. Stapper С. H., Rosner R. J. Integrated circuit yield management and yield analysis: development and implementation // IEEE Trans, on Semiconductor Manufacturing.- V. 8, no.2.- 1995.- P.95-102.

99. Saito K., Sakaue M., Okubo Т., Minegishi K. Application of statistical analysis to determine the priority for improving LSI technology // IEEE Trans, on Semiconductor Manufacturing.- V. 5, no.l.- 1992.- P.47-54.

100. Simpson M.R. PRIDE: An integrated design environment for semiconductor device simulation // IEEE Trans. Computer-Aided Design.-V. CAD-10, n.9.- Sept. 1991.-P. 1163-1174.

101. Sanders T. J., Rekab K., Rotella F.M., Means D.P. Integrated circuit design for manufacturing through statistical simulation of process steps // IEEE Trans. Semiconductor Manufacturing.- V.5, n.4.- Nov. 1992.- P. 368-372.

102. Boning D.S., Mozumder P.K. DOE/Opt: A system for design of experiments, response surface modeling, and optimization using process and device simulation // IEEE Trans. Semiconductor Manufacturing.- V.7, n.2.- May 1994.- P. 233-244.

103. Gaston G., Walton A. The integration of simulation and response surface methodology for the optimization of 1С processes // IEEE Trans. Semiconductor Manufacturing.- V.7, n.l.- 1994.- P. 22-33.

104. Plasun R., Stockinger M., Selberherr S. Integrated optimization capabilities in the VISTA technology CAD Framework // IEEE Trans. Computer-Aided Design.-V. CAD-17, n.12.- Dec. 1998.- P. 1244-1251.

105. VWF Interactive Tools User's Manual, 1st ed. // Silvaco International.- Santa Clara, CA.- Mar. 1994.

106. TMA WorkBench Version 2.0 User's Manual // Technology Modeling Associates, Inc.- Sunnyvale, CA.- Mar. 1996.

107. Booth R., Dupas L., Cartuyvels R. NORMAN User's Manual // IMEC.- Leuven, Belgium.- Feb. 1993.

108. ISE TCAD RELEASE 6.1 User's Manual V.l // ISE Integrated Systems Engineering.-Zurich, Switzerland.- 1999.

109. Law M.E. Technology computer aided design characterization needs and requirements //Journal Vac. Sci. Technol. V. B 14, n 1.- 1996.- P. 213-217.

110. Jonesa E. C., Ishidac E. Shallow junction doping technologies for ULSI // Materials Science and Engineering: R: Reports.- V. 24, Iss. 1-2.- Oct. 1998.- P. 1-80.

111. Lutze J., Miranda T., Scott G., Olsen C. Variam N., Mehta S. Optimization of implant anneals to improve transistor performance in a 0.15 mkm CMOS technology // IEEE Electron Device Letters.- V. 21, n. 9.- Sept. 2000.- P.403-405.

112. Matsuda T., Shishiguchi S., Kitajima H. Ultra shallow junction formation with high process controllability using optimized rapid thermal anneal process // Japan. Journal Appl.Phys.- V. 41.- 2002.- P.451-457.

113. Fichtner W. Towards predictive engineering and FAB integration // ISE News. -Dec. 1999.

114. Gross W. J., Vasileska D. Ferry D. K. Ultrasmall MOSFETs: the importance of the full Coulomb interaction on device characteristics // IEEE Trans, on Electron Devices.- V. 47, no. 10,- 2000,- 1831-1838.

115. Yu Z., Dutton R. W., Kiehl R. A. Circuit/device modeling at the quantum level // IEEE Trans, on Electron Devices.- V. 47, no. 10.- 2000.- 1819-1825.

116. Williams S. C., Kim K. W., Holton W.C. Ensemble Monte Carlo study of channel quantization in a 25-nm n-MOSFET // IEEE Trans, on Electron Devices.- V. 47, no. 10.2000.- 1864-1872.

117. Bude J. D., Pinto M. R., Smith R. K. Monte Carlo simulation of the CHISEL flash memory cell // IEEE Trans, on Electron Devices.- V. 47, no. 10.- 2000.- 1873-1881.

118. Causin P., Restelli M., Sacco R. A simulation system based on mixed hybrid finite elements for thermal oxidation in semiconductor technology // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering.- V.193, Iss. 33-35.- 2004.- P. 3687-3710.

119. Palestri P., Mastrapasqua M., Pacelli A., King C. A. A drift-diffusion/ Monte Carlo simulation methodology for Sii.xGex HBT design // IEEE Trans, on Electron Devices.- V. 49, no. 7,- 2002.- 1242-1248.

120. Park J. M., Klima R., Selberherr S. High-voltage lateral trench gate SOI-LDMOSFETs // Microelectronics Journal, V. 35, Iss. 3,- March 2004.- P. 299-304.

121. Heitzinger C., Selberherr S. An extensible TCAD optimization framework combining gradient based and genetic optimizers // Microelectronics Journal, V. 33.2002.- P. 62-68.

122. Alkalai L. Advanced microelectronics technologies for future small satellite systems // Acta Astronautica.- V. 46, Iss. 2-6 .- January-March 2000.- P. 233-239.

123. Pelella M. M., Fossum J.G. On the performance advantage of PD/SOI CMOS with floating bodies/ЛЕЕЕ Trans. Electron Devices.-2002.- Vol.49, №1.- P.96-104.

124. Koh Y.-H., Oh M.-R., Lee J.-W., Wang J.-W., Lee W.-C., Kim H.-K. Body-contacted SOI MOSFET structure and its application to DRAM//IEEE Trans. Electron Devices.-1998.- Vol.45, №5.- P.1063-1070.

125. Joannou D.E., Duan F.L., Sinha S.P., Zaleski A. Opposite-channel -based injection of hot-carriers in SOI MOSFET's: Physics and application/ЛЕЕЕ Trans. Electron Devices.-1998.- Vol.45, №5.- P.l 147-1153.

126. Tihanyi J., Schlotterer H. Influence of the floating substrate potential on the characteristics of ESFI MOS transistors//Solid-State Electronics.-1975.- Vol.18, №4.-P.309-314.

127. Hsiao T.C., Liu P., Woo J.C.S. Advanced technologies for optimized sub-quarter-micrometer SOI CMOS devices//IEEE Trans. Electron Devices.-1998.- Vol.45, №5.-P. 1092-1098.

128. Lee H., Lee J.-H., Shin H., Park Y.-J., Min H.S. An anomalous device degradation of SOI narrow width devices caused by STI edge influence/ЛЕЕЕ Trans. Electron Devices.-2002.- Vol.49, №4.- P.605-611.

129. Su D.K., Loinaz M., Masui S., Wooley B. Experimental results and modeling techniques for substrate noise in mixed-signal integrated circuits // IEEE Journal of SolidState Circuits.- 1993.- V. SC-28, No.4.- P.420-430.

130. Stanisic B. R., Verghese N.K., Allstot D.J., Rutenbar R.A., Carley L.R. Addressing substrate coupling in mixed-mode ICs: simulation and power distribution synthesis // IEEE Journal of Solid-State Circuits.-1994.- V.SC-29, No.3.- P.226-237.

131. Charbon E., Gharpurey R., Milliozzi P., Meyer R.G., Sangiovanni-Vincentelli A. Substrate noise // Kluwer Academic Publishers.- 2001.- 171 p.

132. Денисенко В. Особенности субмикронных МОП транзисторов // Chip news.- 2002.- N. 7.

133. Yeh W.-K., Chou J.-W. Optimum halo structure for sub-O.lmkm CMOSFETs // IEEE Trans. Electron Devices.- 2001.- V.48, no. 10.- P.2357-2362.

134. Shin H., Lee S. An 0.1-mkm asymmetric halo by Large-Angle-Tilt Implant (AHLATI) MOSFET for high performance and reliability // IEEE Trans. Electron Devices.- 1999.- V.46, no.4.- P.820-822.

135. De I., Osburn C.M. Impact of super-steep-retrograde channel doping profiles on the performance of scaled devices // IEEE Trans. Electron Devices.- 1999.- V.46, no.8.-P.1711-1717.

136. Pindl S., Berthold J., Huttner Т., Reif S., Schumann D., Philipsborn H. A 130-nm channel length partially depleted SOI CMOS-technology // IEEE Trans. Electron Devices.- 1999.- V.46 no.7.- P.1562-1566.

137. Takato H., Sunouch K., Okabe N., Nitayama A., Hieda K., Horiguchi F., Masuoka F. Impact of surrounding gate transistor (SGT) for ultra-density LSI's. // IEEE Trans. Electron Devices.- 1991.- V.38 no.3.- P.573-578.

138. Schulz Т., Rosner W., Risch L., Korbel A., Langmann U. // Short-channel vertical sidewall MOSFETs // IEEE Trans. Electron Devices.- 2001.- V.48 no.8.- P. 17831788.

139. Chang V.W.C., Cheng P.C.H. Fabrication of Gate-Ail-Around transistors using metal induced lateral crystallization // IEEE Electron Device Letters.- 2001.- V.22, no2.-P. 80-82.

140. Gossner H., Eisele I., Risch L. Vertical Si-metal-oxide-semiconductor field effect transistors with channel lengths of 50nm by molecular beam epitaxy // Jpn. J. Appl. Phys.- 1994,- V.33, part 1, no.4B.- P.2423-2428.

141. Hastings A. Art of analog layout // Prentice Hall.-2001.-539 p.

142. Yeo Y.-C., Subramanian V., Kedzierski J., Xuan P., King T.-J., Bokor J., Ни C. Design and fabrication of 50 nm thin-body p-MOSFETs with a SiGe Heterostructure channel // IEEE Trans. Electron. Devices.-2002.-V.49, No 2, P. 279-286.

143. Шелепин H.A. Кремниевые микросенсоры и микросистемы // Микросистемная техника.- 2000, №1.- С.40-43.

144. Горнев Е.С., Зайцев Н.А., Равилов М.Ф., Романов И.М. Моделирование элементов микромеханики. Часть I // Микросистемная техника.- 2002, №10.- С.18-25.

145. Горнев Е.С., Зайцев Н.А., Равилов М.Ф., Романов И.М. Моделирование элементов микромехаиики. Часть II // Микросистемная техника.- 2002, №11.- С.3-5.

146. Крупкина Т.Ю. Использование пакета ISE TCAD при приборно-техпологическом моделировании элементов микросистемной техники // Известия вузов. Электроника. 2003, №6.- С. 32-35.

147. Tezcan D. S., Eminoglu S., Akin Т. A low-cost uncooled microbolometer detector in standard CMOS technology // IEEE Trans. Electron Devices. V.50, No.2. - 2003.-P.494-499.

148. User's manual. ISE TCAD Release 7.0. ISE-Integrated Systems Engineering. Zurich, Switzerland, 2000.

149. TMA Layout. Version 1.2 // Technology Modeling Associates, Inc.- Sunnyvale, California.- Oct. 1995.

150. TSUPREM-4. Version 6.5 // Technology Modeling Associates, Inc.- Sunnyvale, California.- May 1997.

151. MEDICI. Version 2.3 // Technology Modeling Associates, Inc.- Sunnyvale, California.- Feb. 1997.

152. DFM Workbench // TMA Times.- 1997.- V.9.- No.2.

153. Synopsys Products: TCAD // http://www.synopsys.com/products/tcad/tcad.html

154. Silvaco Products // http://silvaco.com

155. Козлов А.В., Ревелева M.A., Тихонов Р.Д. Исследование токов и относительной чувствительности по току биполярного магниточувствительного транзистора // Микроэлектроника. Т.32.- 2003, №6.- С. 474-480.

156. Su Y.H., Guo R.S., Chang S.C. Virtual fab: an enabling framework and dynamic manufacturing service provision mechanism // Information & Management. -2005.-Vol.42, №2.- P.329-348.

157. Upton D.M., McAfee A. The real virtual factory // Harvard Business Review. -1996.- July-August.- P.123-133.

158. Chang S.C., Chou T.L., Guo R.S., Su Y.H., Lu L.L., Lai I.C. A dynamic binding model for service creation in virtual fab // Proceedings of the 1998 Semiconductor Manufacturing Technology Workshop, Hsinchu Taiwan, 16-17 June 1998.- P.131-138.

159. Lemnios Z.J. Beyond MMST: The Virtual Factory // Solid-State Technology. -February 1994.- P.25-26.

160. Banerjee S., Golhar D.Y. Electronic data interchange: characteristics of users and nonusers // Information & Management. -1994.- Vol.26. P.65-74.

161. Барипов B.B., Бахмач О.Ф., Калинин А.В., Крупкипа Т.Ю., Шелыхманов Д.Е. Повышение технологичности СБИС на основе концепции виртуального производства//Микроэлектроника.- 1999,№4.- С.283-292.

162. Brown S., Chance F., Fowler J.W., Robinson J. A Centralized Approach to Factory Simulation // Future Fab International. -1997.- Vol.1, №3.- P.83-86.

163. Крупкина Т.Ю. Структура и основные элементы системы «виртуального производства // Известия вузов. Электроника. 2005, №6. С. 56-59.

164. Бахмач О.Ф. Исследование и разработка методов моделирования для управления технологическими процессами компьютерно-интегрированного производства СБИС. Дисс.па соискание ученой степени кандидата техн. наук.// Москва.-1999.

165. Thomas D.E., Armstrong-Helouvry В. Fuzzy logic control a taxonomy of demonstrated benefits // Proc. of the IEEE.- 1995.-V.83, No.3.- P.407-421.

166. Bernard J.A. Use of a rule-based system for process control // IEEE Control System Magazine.- 1988.-V. 8, No.5.- P.3-13.

167. Sugeno M., Kang G.T. Structure identification of fuzzy model // Fuzzy Sets and Systems.-1988.- P.15-33.

168. Zadeh L.A. Fuzzy sets // Inform. And Control.- 1965.- V. 8.- P.338-353.

169. Sugeno M., Yasukawa T. A fuzzy-logic-based approach to qualitative modeling // IEEE Trans, on Fuzzy Systems.- 1993.- V. 1, No.l.- P. 7-31.

170. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Использование самоорганизующихся нейронных сетей при решении задач нечеткого управления //

171. Тезисы докладов Всероссийской научно-технической конференции «Электроника и информатика 95».- Зеленоград.- 15-17 ноября 1995 г. С.303-304.

172. Barinov V.V., Bahmatch O.F., Krupkina T.Y. Fuzzy Kohonen neural networks for qualitative modeling // Proc. Intern. Conf. EUFIT 95.- Aachen, Germany.- August 28-31.-1995.-V.1.- P.336-339.

173. Баринов B.B., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Имитационное моделирование алгоритмов нечеткой кластеризации па основе ИНС // "Нейроинформатика и ее приложения ".-Тезисы докладов Всероссийского рабочего семипара.-Красноярск, 1994.-С.ЗЗ

174. Barinov V.V., Bahmatch O.F., Krupkina T.Y. Analysis of unsupervised learning algo-rithms in neural networks for sets processing // Scientific Colloquim.-Ilmenau,Germany.- 1994.

175. Barinov V., Kane G., Krupkina Т. Neural Network Based on VLSI Processing Memory // Proc.of Workshop on Design Methodologies for Microelectronics with Special Day on Cooperation.-Smolenice Castle, Slovakia.- 1995.-P.99-104.

176. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Применение нейро-печетких методов управления в микроэлектронике // Тезисы докладов Второй Всероссийской научно-технической конференции "Электроника и информатика -97"-М., МИЭТ, 1997. Ч.2.- С. 80-81.

177. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Крупкина Т.Ю. Применение обобщенной модели оборудования в компьютерно-интегрированном производстве СБИС //

178. Тезисы Пятой Всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники" Таганрог, 1998. С. 56.

179. Axelrad V. Grid quality and its influence on accuracy and convergence in device simulation // IEEE Trans.on Comp.-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. -V.17,No.2.-1998.- P.149-157.

180. Wu E. Y., Nowak E. J., Vayshenker A., Lai W. L., Harmon D. L. CMOS scaling beyond the 100-nm node with silicondioxide-based gate dielectrics// IBM J. Res. & Dev. V. 46, No. 2/3.-2002.

181. Brand A., Haranahalli A., Hsieh N., Lin Y.C., Sery G., Stenton N. Woo B.J., Ahmed S., Bohr M., Thompson S., Yang S. Intel's 0.25 Micron, 2.0Volts Logic Process Technology// Intel Technology Journal Q3'98.

182. Gossner H., Eisele I., Risch L. Vertical Si-Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors with Channel Lengths of 50 nm by Molecular Beam Epitaxy// Jpn. J. Appl. Phys.- V. 33 (1994), Part 1, No. 4B.- April 1994.-P. 2423-2428.

183. Murthy C.S., Gall M. Process variation effects on circuits performance: TCAD simulation of 256-Mbit technology/ЛЕЕЕ Trans. Comp.-Aided Design Integrated Circ. and Systems.-1997.- Vol.16, №11.- P.1383-1389.

184. Hasnat K., Murtaza S., Tasch A.F. A manufacturing sensitivity analysis of 0.35 mkm LDD MOSFETs // IEEE Trans. Semicon. Manuf.- 1994.- V.7, No. 1.- P.53-59.

185. Н. Gossner, I. Eisele, L. Risch. Vertical Si-Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors with Channel Lengths of 50 nm by Molecular Beam Epitaxy // Jpn. J. Appl. Phys.- Vol. 33 (1994).- Part 1, No. 4B.- April 1994.- P. 2423-2428.

186. W.Hansch, V.Ramgopal Rao and I.Eisele. The Planar-Doped-Barrier-FET: MOSFET overcomes conventional limitations // Proceedings from 27th European SolidState Device Research Conference (ESSDERC).- Stuttgart, Germany 1997. Tech. Dig. p.624.

187. Шитиков А. Мощные полупроводниковые приборы компании International Rectifier// Электроника: Наука, Технология, Бизнес.- 1997.- № 3-4.- С. 43-45.

188. Ueda D., Tagagi H., Kano G. An ultra-low on-resistance power MOSFET fabrication by using a fully self-alligned process// IEEE Trans. Electron Devices.- 1987.-Vol. ED-34.-P. 926-930.

189. Королёв M.A, Тихонов Р.Д., Швец A.B. Самосовмещенная технология силовых МОП транзисторов // Тезисы докладов на всероссийской научно-технической конференции Микро- и наноэлектроника 2001(МНЭ 2001), Звенигород, октябрь 2001 г.- С. 02-2.

190. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Тихонов Р.Д., Швец A.B. Оптимизация конструкции самосовмещенных силовых МОП-транзисторов методами приборно-технологического моделирования // Электронная техника. Сер.З.-Микроэлектроника. 2005, Вып.-2, в печати.

191. Телец В.А., Никифоров А.Ю. Микроэлектронные преобразователи физических величин и компоненты датчиков перспективная элементная база микросистемной техники// Микросистемная техника.- 2001, №1.- С. 6-12.

192. Крупкина Т.Ю. Методика анализа пьезорезистивного эффекта в элементах микросистемной техники с использованием пакета программ ISE TCAD // Микросистемная техника, 2004, №6. С.25-27, 48.

193. Бир Г.Л., Пикус Г.Е. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках // М., Наука.-1972.-584 с.

194. Balashov A., Krupkina Т., Tikhonov R. The investigation of peripheral photodiodes // International Conference "Micro- and nanoelectronics 2003" ICMNE -2003. Abstracts. October 6th - 10th , 2003. - Moscow - Zvenigorod, Russia. - D-3.

195. M. Splinter, R. Ronen, R. Tremain. High voltage SOS/MOS devices and circuits elements // 1976 IEEE International Solid-State Circuits Conference.- Digest of Technical Papers.- V. XDC.- Feb. 1976.- P. 58-59.

196. W. Redman-White, T.-R. Dunn, D.R.Lucas, P.A. Smithers, S.A. Winchcombe. A radiation hard frequency reference 1С // IEEE Trans. On Nuclear Science.- Dec. 1988.-V.35, Iss.6.-P. 1368-1371.

197. Ф.П. Коршунов, Г.В. Гатальский, Г.М. Иванов. Радиационные эффекты в полупроводниковых приборах. Минск, Наука и техника. 1978.

198. Ф.П. Коршунов, Ю.В. Богатырев, В.А. Вавилов. Воздействие радиации на интегральные микросхемы. Минск, Наука и техника. 1986.

199. АЛО. Никифоров, В.А. Телец, А.И. Чумаков. Радиационные эффекты в КМОП ИС. М. Радио и связь. 1994.

200. Jun-Wei Chen, Robert J.Ко. Bulk traps in Silicon-on-Sapphire by conductance DLTS // IEEE Trans. Electron Devices. 1981. - March. - P.299-304.

201. Крупкина Т.Ю. Особенности приборио-технологического моделирования транзисторных структур КНС- и КНИ-типа.// Микроэлектроника.- Т.34.- 2005,№5.-С. 393-403.

202. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Ревелева М.А. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем. Уч.пособие. Т.1 // Изд-во БИНОМ. Лаборатория знаний. Москва.- 2005, в печати.

203. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Чаплыгин Ю.А. Приборио-технологическое моделирование при разработке изделий микроэлектроники и микросистемной техники // Известия вузов. Электроника.- 2005, №4-5-С. 64-71.

Похожие работы

Электроника
05.27.00