Информационные технологии в проектировании ИМС

Цель работы:

Овладеть основными навыками работы в программном модуле GUI (Graphical User Interface) – SUPREM III – оболочка свободно распространяемого программного средства для моделирования технологии изготовления ИМС SUPREM III.

Изучить основные физические модели технологических операций микроэлектроники, используемые в программе SUPREM III: модели ионной имплантации, диффузии легирующих примесей, окисления, эпитаксии, осаждения и травления.

Условие задачи:

Формирование p-области структуры диода производится посредством имплантации примеси соответствующего типа в предварительно выращенный эпитаксиальный слой n-типа на поверхности подложки p-типа и последующей разгонки в процессе высокотемпературного окисления. Определить параметры соответствующих технологических процессов для получения величины слоевого сопротивления на p-n-переходе, равной 200 Ом/кв.

Файл задания на моделирование:

1. Initialize Silicon <100>, Boron Conc=1.0e16 Thick=10 Spaces=300 dx=0.001 xdx=0.2

2. Epitaxy Temp=800 Time=30 dx=0.1 growth.r=0.1 gas.conc=1.0e16 Phosphorus

3. Implant Boron Dose=7.5e14 Energy=30 pearson

4. Diffusion Time=360 Temp=1000

5. Plot Active Boron Xmax=5 Cmax=1e21 Clear Axis LineType=2

6. Plot Active Phosphorus Xmax=5 Cmax=1e21 ^Clear^ Axis LineType=1

7. Electrical Steps=10

8. Bias Layer=1

9. End

10. Print Layer

11. Stop

1 - директива, описывающая параметры исходной подложки и расчетной сетки, подложка n-типа с концентрацией 10¹⁶, сетка неравномерная;

2 – директива для моделирования процесса эпитаксии с концентрацией фосфора 1·10¹⁶ см^-3 (температура –800°С, время – 30 мин) ;

3 – директива для моделирования процесса имплантации ионов бора (доза – 7,5·10¹⁴ см^-2, энергия – 30 кэВ);

4 - описывает параметры процесса разгонки имплантированных ионов (длительность процесса – 360 мин, среда – азот, температура процесса – 1000 °С);

5,6 - директивы для графической визуализации профиля распределения концентраций бора и фосфора после имплантации и диффузии;

7-10 - проведение расчетов электрических характеристик сформированной структуры и вывод соответствующих результатов;

Результаты моделирования:

Распределение B в подложке:

Распределение B и P после эпитаксии:

Распределение концентрации примесей B и P после процесса ионной имплантации:

Распределение концентрации примесей после разгонки, сначало отдельно для фосфора и бора, а затем суммарно.

Глубины залегания p-n-переходов:

Junction Depths and Integrated Dopant

Concentrations for Each Diffused Region

layer region type junction depth net total

no. no. (microns) active Qd chemical Qd

1 3 p .0000 2.7635E+14 2.7838E+14

1 2 n 1.3030 1.4152E+12 1.6726E+12

1 1 p 3.0030 9.7914E+12 9.9829E+12

Глубина залегания перехода (для кармана) - 1,303 мкм.

Расчет слоевого сопротивления:

Step Layer Region Concentration Conductivity Sheet

Holes Electrons Holes Electrons Resistivity

10 1 3 2.762E+14 0.000E+00 3.874E+01 0.000E+00 2.060E+02

10 1 2 1.503E+05 1.159E+12 6.113E-08 1.326E+00 4.437E+03

10 1 1 9.779E+12 6.377E+04 6.996E-01 1.236E-08 1.423E+03

R_s=206 Oм/□, как и требовалось в условии.

Вывод:

В ходе выполнения лабораторной работы провели имплантацию бора в легированный мышьяком эпитаксиальный слой. Представили в графическом виде распределение концентрации элементов в подложке как по отдельности так и суммарно. Приобрели навыки работы в программе SUPREMIII.

В задании требовалось определить параметры технологических процессов для получения слоевого сопротивления в области кармана R_s = = 200 Ом/□, что и было проделано.