圖2為晶體管鰭片刻蝕工藝的簡要示意圖。在鰭片 (AA) 幹法刻蝕工藝中，側壁會因刻蝕副產物的鈍化作用而出現錐形輪廓。由於A點所處區域需要去除的矽要多於B點所處區域
，A區域消耗的反應物更多，產生的副產物也會更多（見圖2 (b)）。這樣，在鰭片刻蝕後，A區域側壁的鈍化錐度就要超過B區域的側壁（見圖2 (c)），這也就是AA形狀扭曲的原因。

 

圖2. 鰭片刻蝕工藝中的AA形狀扭曲 (a) 刻蝕前硬掩膜的頂視圖
；(b) A、B兩區域的圖形刻蝕對比；(c) 鰭片刻蝕後的頂視圖

 

AA扭曲的建模

 

SEMulator3D采用創新的偽3D方法，實現基於2D迫近函數的圖形建模。通過這種建模技術，我們可以創建DRAM器件的3D模型並模擬出AA形狀扭曲現象。圖3展示的是通過SEMulator3D模擬的DRAM 3D結構和平麵圖、布局設計和圖形相關掩膜。通過對比可以看出
，圖3 (d) 和圖1 (c) 所呈現的AA扭曲形態是類似的
，這證明模型能正確反映實際製造結果。圖4展示的是不同鰭片高度的AA剖麵圖，從中可以看出結構底部的扭曲幅度要遠高於器件頂部的扭曲。

 

圖3. (a) 布局設計；(b) 硬掩膜生成的PDE掩膜；(c)鰭片刻蝕後的3D結構；(d)來自鰭片中部平麵切口的AA形狀

 

圖4. 不同鰭片高度的AA剖麵 (a) 沿字線切開的3D視圖；(b) 沿字線切開的橫截麵圖；(c) 沿鰭片頂部切開的3D視圖；(d)沿鰭片中間切開的3D視圖

；(e) 沿鰭片底部切開的3D視圖

 

器件模擬與分析

 

在具有埋入式字線的DRAM單元中，晶體管通道位於鰭片中部附近
，這裏的形狀扭曲要比鰭片頂部嚴重（見圖4 (c)和 (d)）。在這種情況下，受側壁鈍化的影響，該通道下方的鰭片CD也要大很多。

 

圖5. 電容接觸點形成後的DRAM結構 (a) 3D視圖；(b)切出的單器件
；(c)鰭片切麵和端口定義

 

為評估AA形狀扭曲對器件性能的影響，我們用SEMulator3D建模了0.1、2.5和5度的側壁裂角以模擬不同程度的AA扭曲
，並使用來自全環路DRAM結構的單個器件進行了電氣分析（見圖5 (b)）。通過SEMulator3D分配電端口（源極、漏極、柵極和襯底）即可獲得電氣測量值（見圖5 (c)）

，之後使用SEMulator3D內置漂移/擴散求解器即可計算不同程度AA扭曲可能導致的電氣性能變化。

 

圖6zhanshideshibutongcebijiaoduxiaqipiandeduantailoudianliufenbu。keyikanchu
，wuluncebijiaoduruhe
，dabufenloudianliujizhongzaiqipiandezhongxin，tamenyuanlizhajijinshu，zhajidianchangduiqimeiyoutaidayingxiang。youyuhouqi（側壁角度較大）的柵極可控性更低
，其漏電流密度要遠高於更薄的鰭片。

 

圖6. 從鰭片表麵到中心在不同側壁角度下的通道泄漏形態

 

總結

 

本研究使用SEMulator3D建模和分析了先進DRAM工藝中的晶體管微負載效應。分析結果表明，圖形相關刻蝕中的微負載效應會導致AA形狀扭曲，這種微負載效應將嚴重影響器件的電氣性能，其中涉及的斷態泄漏更是決定DRAM單元數據保留能力的關鍵因素。