МИНОБРАЗОВАНИ РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

“ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

(ФГБОУ ВО «ВГУ»)

Физический факультет

Кафедра физики полупроводников и микроэлектроники

ОТЧЕТ

по выполнению работ по спецпрактикуму

Выполнил: обучающийся 4 курса

направления 03.03.03 Радиофизика

профиль Микроэлектроника

и полупроводниковые приборы

________________________ ФИО

Принял: ктн., доцент кафедры ФППиМЭ

__________________ Быкадорова Г.В.

Воронеж

2017

Содержание

Введение………………………………………………………………........................ 3

1. Теоретические основы процессов диффузии и ионной имплантации …….. 4

1.1. Диффузия из постоянного (бесконечного) источника в полуограниченное

тело……………………………………………………………………………………. 4

1.2. Распределение ионно-имплантированных примесей в однородной

разориентированной мишени в приближении четырех параметров

(распределение Пирсон-4) с учетом эффекта каналирования …………… 7

1.3. Состав приборно-технологической САПР TCAD………………………… 9

2. Проектирование диффузионных и ионно-имплантированных структур ….. 10

2.1. Постановка и решение задачи 1 ……………………………………………… 10

2.2. Постановка и решение задачи 2 ……………………………………………… 18

Заключение ………………………………………………………………………………. 23

Библиографический список …………………………………………………………….. 24

Введение

Целью работы является:

1) ознакомление с теоретическими основами технологических процессов:

- диффузии в полуограниченном теле из постоянного источника;

- распределение ионно-имплантированных примесей в однородной разориентированной мишени в приближении четырех параметров с учетом эффекта каналирования.

2) ознакомление с программой САПР TCAD.

Основной задачей являлось применение теоретических знаний для приборно-технологического проектирования в среде САПР TCAD.

1. Теоретические основы процессов диффузии и ионной имплантации

1. Диффузия из постоянного (бесконечного) источника в полуограниченное тело

К задаче о диффузии из постоянного (бесконечного) источника в полуограниченное тело сводится математическое описание процесса загонки примеси при изготовлении полупроводниковых приборов.

В данном случае рассматривается также связывающая граница полуограниченного тела при х = 0 и С(0,t) = Сs для любых значений времени t > 0 (рис.1.1)

Рис. 1.1. Начальное распределение в случае диффузии

из постоянного источника в полуограниченное тело

Граничные и начальные условия в данном случае:

С(0,t) = Сs, (1.1)

C(x,0) = 0, при х > 0. (1.2)

Искомое распределение примеси C(x,t) может быть найдено через вспомогательную функцию C’(x,t) = Cs - C(x,t), которая в точке х= 0 всегда равна нулю.

Функция C’(x,t) удовлетворяет условию задачи со связывающей границей, а ее решение есть функция:

C’(x,t) = C_serf (1.3)

Тогда:

С(х,t) = C_s- C_serf =C_s(1- ) = C_serfc (1.4)

Следовательно, распределение примеси из постоянного (бесконечного) источника в полуограниченное тело описывается erfc-функцией:

С(х,t) = C_serfc . (1.5)

На рис. 1.2 приведены графики концентрированных профилей при диффузии из постоянного источника в полуограниченное тело для различных времен диффузии.

Рис. 1.2. Концентрационные профили при различных временах диффузии в случае диффузии из постоянного источника в полуограниченное тело

Количество вещества примеси, проникшее в полупроводник за время диффузии, есть доза легирования:

Q = . (1.6)

Поток на границе х = 0 равен:

(1.7)

Следовательно,

Q = (1.8)

Если диффузия проводится в подложку с противоположным типом проводимости, то возможно возникновение p–n-перехода.