Цель работы:
Овладеть основными навыками работы в программном модуле GUI(GraphicalUserInterface) –SUPREMIII– оболочка свободно распространяемого программного средства для моделирования технологии изготовления ИМСSUPREMIII.
Изучить основные физические модели технологических операций микроэлектроники, используемые в программе SUPREMIII: модели ионной имплантации, диффузии легирующих примесей, окисления, эпитаксии, осаждения и травления.
1. Условие задачи
Задача 15.
Провести диффузионное легирование сквозь эпитаксиальный слой толщиной 5 мкм, содержащий примесь n-типа с концентрацией 5·1015см-3. Эффективная концентрация примеси на поверхности обрабатываемого участка равна 1·1020см-3и остается постоянной в течение всего процесса диффузионного легирования. Рассчитать время, необходимое для проведения процесса диффузионного легирования при температурах 10000С, 11000С и 12000С. Глубина залегания p-n-перехода должна быть равна толщине эпитаксиального слоя. Для каждого варианта определить величину слоевого сопротивления Rs.
2. Содержание входного файла на моделирование
№ строки файла |
Содержание строки |
1 |
Initialize Silicon <100>, B Conc=1.0e15 Thick=9 Spaces=400 dx=0.001 xdx=0.1 |
2 |
Diffusion Time=15 Temp=1000 dryO2 |
3 |
Etch Oxide all |
4 |
Plot Active Boron Xmax=9 Cmax=1e20 Clear Axis LineType=2 |
5 |
Epitaxy Temp=1000 Time=49 dx=0.1 growth.r=0.1 gas.conc=5.0e15 Phos |
6 |
Plot Active Phos Xmax=9 Cmax=1e20 ^Clear ^Axis LineType=5 |
7 |
Plot Active Net Xmax=9 Cmax=1e20 ^Clear ^Axis LineType=1 |
8 |
Diffusion Time=3643 Temp=1000 gas.conc=1.0e20 Boron |
9 |
Plot Active Boron Xmax=9 Cmax=1e20 ^Clear ^Axis LineType=10 |
10 |
Plot Active Net Xmax=9 Cmax=1e20 ^Clear ^Axis LineType=1 |
11 |
Electrical |
12 |
Bias Layer=1 |
13 |
End |
Краткое описание назначения каждой операции моделируемого технологического маршрута и соответствующих технологических параметров:
Строка 1 входного файла – описание основных параметров исходной подложки и моделируемой области. Здесь кремниевая подложка легирована бором с концентрацией 1·1015см-3 и имеет кристаллографическую ориентацию <100>. Толщина моделируемой области равна 9 мкм. Шаг расчетной сетки устанавливается неравным с уплотнением в области 0,1мкм, величина шага расчетной сетки в этой области равна 0,001 мкм, при этом количество задействованных узлов расчетной сетки равно 400.
Строка 2 – окисление кремния в среде сухого кислорода. Длительность данного процесса составляет 15 мин при температуре равной 1000˚С.
Строка 3 – проводится операция травления оксида по всей поверхности подложки.
Строка 4 – вывод результата моделирования в виде графика распределения концентрации примеси для бора. Подменю Plotимеет следующие опции:Active– установка вывода распределения концентрации активных (ионизированных) примесей;Axis– устанавливает оси графиков, что позволяет вывести несколько графиков на одном рисунке без изменения осей после каждой операции;Clear– очищение окна с графиком;Cmax=1·1020 см-3 – установка вывода распределения концентрации примесей, величина которой превышает значение некоторого заданного уровняCmax ;LineType=2 – задает цвет линий графика.
Строка 5 – операция эпитаксиального наращивания кремния. Длительность процесса Time=49 мин, скорость роста эпипленки 0,1 мкм/мин, температура процесса – 1000˚С. Процесс эпитаксии проводится с одновременным легированием фосфором с равномерной концентрацией
5·1015 см-3 .
Строка 6 – вывод результата моделирования в виде графиков распределения концентраций примесей отдельно для бора и фосфора. Подменю Plotимеет следующие опции:Active– установка вывода распределения концентрации активных (ионизированных) примесей;Axis– устанавливает оси графиков, что позволяет вывести несколько графиков на одном рисунке без изменения осей после каждой операции;Clear– очищение окна с графиком;Cmax=1·1020 см-3 – установка вывода распределения концентрации примесей, величина которой превышает значение некоторого заданного уровняCmax ;LineType=5 – задает цвет линий графика.
Строка 7 – вывод результата моделирования в виде графика распределения суммарной концентрации бора и фосфора после операции эпитаксиального наращивания.
Строка 8 – проведение моделирования диффузионного легирования из неограниченного источника. Длительность процесса Time=3643 мин, температура процесса – 1000˚С. Эффективная концентрация бора на поверхности обрабатываемого участка равна 1·1020 см-3 .
Строка 9 – вывод результата моделирования в виде графиков распределения концентраций примесей отдельно для бора и фосфора после операции диффузионного легирования.
Строка 10 – вывод результата моделирования в виде графика распределения суммарной концентрации бора и фосфора после операции диффузионного легирования.
Строки 11, 12, 13 – служат для проведения расчетов электрических характеристик сформированной структуры и для вывода соответствующих результатов.