解决方案
SOLUTION
时间： 2023-02-24
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预测半导体制造最终结果的最快方法之一是将执行各个工艺步骤的结果加在一起。不幸的是，这种预测可能会忽略组合过程序列中间出现的严重缺陷。
这就是我们使用先进的计算机程序来模拟流程或模拟流程集成的原因——以了解在半导体制造过程中发生的累积流程缺陷。
在SEMulator3D ®中，工艺序列可以在工艺库中存储和修改。大多数工程师都有自己的过程库，这些库是为个人使用而定制的，许多用户为每个过程研究从头开始构建自己的模型和库。
在本文中，我们将讨论在半导体技术探索过程中使用共享的、校准的工艺库的好处。
例如，假设一位薄膜工程师想要模拟后端金属化方案并研究该方案的可行性以及相关的模块连接性。工程师有能力模拟每个金属线过程，并认为两种可能的设计是可行的。
图 1：正在考虑的两种不同的金属线连接设计
在图 1 中，左侧的设计（设计 A）显示了顺序连接的金属线——M1 到 M2，以及 M2 到 M3。右侧的设计（设计 B）显示金属线 M1 连接到 M3，金属线 M3 连接到 M2，以及一条额外的隔离 M1 线。
图 2 显示了图 1 中两种设计的模拟 3D 模型。工程师现在将开发两个工艺序列来验证 2 个金属线设计中的每一个。
图 2：两种不同金属线连接设计的模拟 3D 模型
使用工艺建模软件，工程师开始根据新开发的工艺步骤模拟所需的金属线结构（见图 3）。
图 3：使用新开发的工艺步骤模拟的金属线结构
不幸的是，工程师不知道需要哪种蚀刻工艺来创建该模块所需的连接孔。必须蚀刻通孔以将模块中使用的不同级别的金属线（M1、M2 和 M3）连接在一起。要开发一个成功的完全连接金属的后端金属化方案，工艺模型不仅必须包含金属线工艺步骤，还必须包含可用于模拟构建连接通孔过程的校准蚀刻步骤（或序列）。
二、使用共享进程库构建完整模块
图 4：使用蚀刻工程师开发的蚀刻工艺库的结构
假设我们的薄膜工程师从蚀刻工程师那里收到了蚀刻工艺结构和库（图 4）。然后可以使用蚀刻工艺库（图 4）来模拟蚀刻结构，并将它们与工程师新开发的金属线结构相结合。
图 5：使用两个过程库模拟的设计 A
图 5 显示了使用设计 A 的模拟结果，该结果使用金属线沉积工艺步骤和贡献的蚀刻工艺库的组合构建。通过将工程师的新金属线工艺库与预建的蚀刻工艺库合并，即可简单地模拟该设计。
图 6：使用两个过程库模拟的设计 B。突出显示未蚀刻的过孔
图 6 显示了使用设计 B 的仿真结果，同样是使用 2 个工艺库结合金属线工艺和蚀刻工艺步骤构建的。在这种情况下，一个通孔蚀刻的时间不够长，并且金属层之间的蚀刻不完整。不幸的是，合并的结构和库没有提供预期的结果。工程师将需要使用新校准的蚀刻步骤修改通孔蚀刻工艺，并验证设计是否正确。
三、过程重新校准（修改）以纠正模拟过程中发现的错误
由于工程师没有在设计 B 中实现预期的金属连接性，因此需要重新校准此设计中的蚀刻工艺或修改设计本身。蚀刻深度不足以连接 M1 和 M3 金属层。需要延长通孔蚀刻工艺以增加通孔的深度。图 7 显示了如何使用长 3 倍的蚀刻工艺来修正 M1 和 M3 层之间的通孔连接。
图 7：通过蚀刻校准（更长）的设计 B
或者，垂直维度中的金属层可以移动得更近（同时仍使用原始的、更短的蚀刻工艺），因为即使在 M1 和 M3 之间使用更短的通孔蚀刻，所有金属线之间仍然存在间隙金属层（图 8）。
图 8：具有改进金属层的设计 B
现在设计 B 的问题已经确定，我们可以使用我们的 2 个工艺库和重新校准的蚀刻工艺结果（参见图 9)。
图 9：最终仿真结果
这个工艺开发本来可以由一名工程师完成，但在这种情况下，薄膜工程师没有完整的蚀刻工艺库。此外，使用第二个工艺库可以访问经过验证的蚀刻工艺信息，这有助于避免工艺开发中的长时间延迟。团队协作和共享准确的过程库的效率要高得多，因为这会导致更高的模拟精度和加速的模块开发。构建和共享流程库集不仅增加了公司内部可用的流程专业知识，而且还导致更准确的流程建模和更快的上市时间。
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