바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")NanoElectronics Research Division[Research Division Director Kanamaru Masatake] 나노 스케일 측정 및 프로세스 기술 연구 그룹 인 Tetsuya Tada 등은 고급 기계 시뮬레이션 연구소 (Advanced Mechanical Simulation Research Institute, Inc)와 협력하여 고급 실리콘 (SI) 바카라 필승법를위한 3D 스트레스 분석 시뮬레이터를 개발했습니다 이것은 광학 현미경을 사용하여 수행되었습니다마이크로 라만 분광법를 사용하여 응력 (기계적 변형) 분포를 측정 할 때 바카라 필승법 구조로 인한 광의 강도 분포를 조절할 수있는 시뮬레이션 기술입니다 나노 미터 수준의 공간 해상도를 사용하여 미세 SI 바카라 필승법에 적용되는 응력을 분석합니다
이 기술은 최신 LSI 바카라 필승법, 특히22 nm 기술 노드채택을 시작하는 3 차원 구조가 있습니다FINFET 바카라 필승법와 같은 속도 및 저전력 소비에 기여할 것으로 예상됩니다
이 기술에 대한 자세한 내용은 2012 년 9 월 13 일 Ehime University (Matsuyama City, Ehime Prefture)에서 개최 된 Applied Physics Society의 73 번째 학업 강의와 2012 년 9 월 27 일, 국립 교토 국제 홀 (Kyoto City, Kyoto City)에서 개최 된 2012 년에 개최됩니다고형 상태 바카라 필승법 및 재료에 관한 국제 회의에서 발표됩니다
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| 이번에 개발 된 시뮬레이션 기술의 개념 다이어그램 |
고급 반도체 바카라 필승법, 전자 제품 및홀등캐리어흐르고 있습니다채널 영역에 적극적으로 적용됩니다 캐리어를 더 쉽게 흐르고 속도와 성능을 높이기 위해 그러나 응력이 다양 해지면 트랜지스터의 성능은 다양하고 작동 전압을 충분히 줄일 수 없으며 전력 소비를 억제 할 수 없습니다 따라서 바카라 필승법의 저전력 소비를 달성하려면 응력의 변화를 억제해야합니다 이 배경에서는 바카라 필승법 성능에 대한 응력의 영향을 평가하고 바카라 필승법 구조와 응력 사이의 관계를 명확히하고 바카라 필승법 구조 설계 및 제조 공정에 반영하여 공간 해상도로 바카라 필승법 내부의 응력 분포를 평가할 수있는 방법이 필요합니다
Aist는반도체 Mirai Project10086_10348tcad와 협력하여 나노 미터 척도에서 정량적 응력 분포 분석을 허용하는 방법을 개발했습니다
또한,이 연구 개발의 일부는 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관이 계약 한 "차세대 반도체 재료 및 공정 인프라 프로젝트 (2001-2010)를 통해 수행되었습니다
현미경 라만 분광법은 샘플에 발생한 내기광이 산란 될 때 격자 진동과 같은 에너지 수준을 반영하는 현상을 사용하여 비파괴 적으로 측정 할 수 있기 때문에 응력 분포를 평가하는 유망한 방법으로 간주됩니다 라만의 파장 이동 (일반적으로 파수로 표현되는 라만 이동)의 크기는 샘플에 적용되는 응력의 크기와 방향에 따라 라만의 산란 된 빛 변화가 있으므로 라만 시프트의 변화량으로부터 적용된 응력의 크기를 어느 정도 알 수있다 그러나, 광학 현미경이 사용되기 때문에, 공간 분해능은 빛의 파장 (약 수백 nm 내지 1 μm)에 관한 것이다 또한 응력은 6 개의 독립적 인 성분을 가진 물리적 수량이므로 라만 스펙트럼 측정 만 사용하여 응력 방향과 유형을 정량적으로 평가하기가 어렵습니다 이 문제를 해결하기 위해, 응력 시뮬레이션 결과와 마이크로 라맨 분광학의 결과를 비교하여 응력 분포를 평가하는 것이 수행되었습니다 그러나 미세 바카라 필승법의 측정에서 바카라 필승법 구조는 나노 미터 규모에서의 빛의 전파를 복잡하게 조절하고 측정 된 라만 스펙트럼에 큰 영향을 미치므로 올바른 응력 분석을 수행하기가 어렵습니다
이번에 개발 된 시뮬레이션 시스템은 라만 산란 측정 중에 여기광과 산란 된 빛의 전파를 사용합니다시간 도메인 차이 방법 (FDTD)유한 요소 방법 (FEM)를 사용하여 응력 분석과 함께 사용됩니다 이를 통해 바카라 필승법 구조는 라만 스펙트럼을 정확하게 계산하고, 나노 미터 척도에서 광의 강도 분포를 조절하는 효과를 통합하고, 바카라 필승법의 응력 분포를 정량적으로 결정할 수 있습니다
그림 1은 이번에 개발 된 3D 응력 분석 시뮬레이터의 흐름도입니다 구조는 1) 구조/응력 판독 섹션 (FEM 방법을 사용하여 응력 분포를 계산), 2) 3D FDTD 분석 섹션 (여기 광의 강도 분포를 계산), 3) 라만 시프트 분석 섹션 (스트레스 분포에서 각각의 각 지점에서 라만 산란 된 빛의 파장을 계산) 라만 스펙트럼 분석 섹션 (실제 측정 파장 영역에서 라만 산란 스펙트럼을 계산) 분석 결과는 3D 뷰어가 시각화합니다 그림 2 (a)는 이번에 개발 된 시뮬레이터를 사용하여 계산 된 핀 피트의 응력 분포와 계산 된 여기 광의 강도 분포를 보여줍니다 이산화 실리콘 (SIO2) 층에 형성된 Si 채널 부분은 양쪽 끝에 실리콘-게르마늄 합금 (SIGE)에 의해 스트레스를받습니다 이 구조는 여기 광의 강도 분포를 조절하고, 채널의 가장자리 부분 근처의 여기 광 강도는 특히 강력하며, 가장자리 부분 근처의 산란 된 빛은 측정 된 라만 산란 된 빛에 강하게 반사된다 여기광도 측벽 주위를 순환합니다 무화과 2 (b)는 각 파장에 대해 Si의 라만 산란 빛의 산란 상태를 보여준다 응력의 크기는 위치에 따라 다르기 때문에, 다른 파장을 가진 라만 산란 된 빛이 그에 따라 흩어집니다 무화과 2 (c)는 분석 결과와 결합하여 얻은 라만 스펙트럼으로부터 얻은 각 라만 산란 된 빛의 스펙트럼을 보여준다 이 복합 스펙트럼은 실제 측정에서 얻은 라만 스펙트럼에 해당합니다 응력 분석이 조정되고 측정 된 스펙트럼으로부터의 편차가 제거되면 시뮬레이션의 최종 응력 값이 결정됩니다
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| 그림 1 이번에 개발 된 3D 응력 분석 시뮬레이터의 흐름도 |
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그림 2 (a) 이번에 개발 된 시스템을 사용하여 계산 된 핀 피트 구조의 응력 분포 및 여기 광의 강도 분포
(b) 측벽에서 산란 된 각 파장에 대해 표시된 라만 산란 빛
(c) 분석 결과로부터 얻은 각 산란 된 빛의 스펙트럼으로 합성 된 라만 스펙트럼 |
미세한 라만 분광법 자체의 공간 분해능은 여기 광의 파장 (약 수백 Nm ~ 1 µm)의 파장에 관한 것이지만, 이번에는 시스템이 개발되면 응력 분포가 고도로 정확도로 스트레스 시뮬레이션을 통해 나노 미터 규모의 공간 분해능으로 예측 및 평가 될 수 있습니다
앞으로 우리는 개발 된 측정 및 평가 기술을 통합 한 라만 측정 시스템을 포함하여 사회에 광범위하게 환원 할 계획입니다