курсачи / курсач 14 вар / Курсовая

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

ФАКУЛЬТЕТ ЭЛЕКТРОНИКИ (ФЭЛ)

КАФЕДРА Радиотехнической электроники

КУРСОВАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ)

По дисциплине: ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ

На тему: Разработка модуля программы анализа электронного прибора

(указывается обобщенная тема)

Вариант № 14

Выполнила			Оценка
студентка гр. №	8201		Проверил	Синев А. Е.
	Семирякова А.А.			(ФИО)
	(ФИО)		Дата

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2022 г.

ЗАДАНИЕ № 14 на курсовую работу

По дисциплине: ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ

Вариант №14.

Название курсовой работы:	Модуль расчёта профиля легирования на основе модели ионного легирования.
Содержание работы:	Разработка алгоритма и MATLAB - программы расчёта профиля легирования на основе модели ионного легирования.
Исходные данные:	Параметры модели ионного легирования.
Результаты работы:	1. Программа расчёта профиля легирования на основе модели ионного легирования. 2. Методика тестирования и отладки программы.
Литература:	1. Internet. 2. Моделирование полупроводниковых приборов и технологических процессов. Последние достижения. Под ред. Д. Миллера, М.: Радио и связь, 1989.

содержание

	Введение	4
1.	Программа расчёта профиля легирования на основе модели ионного легирования	5
2.	Методика тестирования и отладки программы	7
	Заключение	8
	Список использованных источников	9

введение

Ионная имплантация (ионное внедрение, ионное легирование) — способ введения атомов примесей (имплантата) в поверхностный слой материала, например, пластины полупроводника пластины или эпитаксиальной плёнки путём бомбардировки его поверхности пучком ионов c высокой энергией (10—2000 кэВ).

Широко используется при создании полупроводниковых приборов методом планарной технологии. В этом качестве применяется для образования в приповерхностном слое полупроводника областей с содержанием донорных или акцепторных примесей с целью создания p-n-переходов и гетеропереходов, а также низкоомных контактов. Ионную имплантацию также применяют как метод легирования металлов для изменения их физических и химических свойств (повышения твёрдости, износостойкости, коррозионной стойкости и т. д.).

В широком смысле этот термин означает научно-техническое направление, находящееся на стыке физики твердого тела, радиационной физики, неравновесной термодинамики, физической химии, математической статистики, использующее достижения вакуумной техники и техники высоких напряжений, целью которого является управление свойствами материалов с помощью ионных пучков; здесь внедрение ионов – эпизод в длинной цепочке процессов, происходящих в твердом теле как непосредственно при имплантации, так и при его последующей релаксации. Наибольшие успехи ионной имплантации были достигнуты в области планарной технологии полупроводниковых приборов и интегральных схем. Именно с ионной имплантацией в значительной степени связано бурное развитие микроэлектроники в последние десятилетия.

Движущиеся частицы в результате многократных столкновений постепенно теряют энергию, рассеиваются и в конечном итоги либо отражаются назад, либо останавливаются, распределяясь по глубине. Энергетические потери обусловлены как взаимодействием с электронами мишени (неупругие столкновения), так и парными ядерными (упругими) столкновениями, при которых энергия передаётся атомам мишени в целом и резко изменяется направление движения частицы.

При высоких энергиях и малых прицельных параметрах ядра сталкивающихся частиц сближаются на расстояния, меньшие радиусов электронных орбит, и их взаимодействие описывается кулоновским потенциалом. При низких энергиях существенно экранирование ядер электронами. Обычно раздельно рассматривают взаимодействие движущегося иона с электронами (свободными и на внешних оболочках атомов) и взаимодействие между ядрами иона и атома мишени, считая оба механизма потерь аддитивными, а среду однородной и изотропной (теория Линдхарда-Шарфа-IIIиотта, ЛШШ). Теория предсказывает, что удельные потери энергии с ростом энергии иона в зоне упругих столкновений проходят через максимум а затем убывают. Удельные потери в неупругих столкновениях с ростом энергии возрастают по коренному закону. При очень больших скоростях энергиях ион движется в мишени как голое ядро и удельные потери энергии убывают с дальнейшим её ростом.

Траектория иона представляет собой сложную ломаную линию, состоящую из отрезков пути между элементарными актами рассеяния на большие углы. Функция распределения стабилизированных ионов по глубине образца имеет максимум (расстояние точки максимума от поверхности определяется величиной среднего пробега ионов данной энергии (Рис.1).

Рис.1 Распределения по глубине х ионов В и Р, внедрённых и Si: ε=100 кэВ, доза ионов 10¹³ см^-2. Для ионов В Rср=300 нм, ΔR=73 нм,

для Р Rср =124нм, Δ=46 нм, (N— число ионов 1 см3).

Важными характеристиками процесса ионной имплантации являются проективный пробег иона Rпр — проекция траекторного пробега на направление первоначального движения частицы, а также распределение имплантированных атомов по Rпр, т. е. но глубине х (при бомбардировке по нормали к поверхности мишени). Распределение по x частиц, имплантированных в аморфную мишень, характеризуется средним пробегом Rср среднеквадратичным разбросом пробегов ΔR и параметром Sk, определяющим асимметрию распределения Пирсона(Рис.1).

Эти величины зависят от М1 М2 и ε0. При Sк = 0 распределение Пирсона переходит в гауссовское. При ионной имплантации в монокристаллы распределение внедрённых частиц по глубине может видоизменяться из-за каналирования заряженных частиц. Изменяя в процессе ионной имплантации

1. Программа расчёта профиля легирования на основе модели ионного легирования.

1. Расчёт профиля легирования при ионной имплантации бора в кремнии.

Рис. 2 Код программы для расчета распределения профиля легирования при ионной имплантации.

Результат расчета при J=1 A/м² и t=1.5 c:

Рис. 3 Профиль легирования при ионной имплантации.

2. Методика тестирования и отладки программы.

Для проверки работы программы, сравним теоретический профиль легирования при ИИ бора в кремний с полученным результатом. Исходные данные — концентрация введённой примеси ). В программе параметры можно задавать при помощи плотность ионного тока j и времени t

Рис. 4 Теоретический профиль легирования при ионной имплантации.

заключение

Программа позволяет проанализировать профиль легирования при ионной имплантации бора в кремнии. Изменяя значения J и t можно видеть изменения профиля легирования. Сравнивания теоретический и полученный результат расчета, можно сделать вывод, что программа работает корректно, так как результаты совпадают.

список использованных источников

1. Риссел Х., Руге И. Ионная имплантация. М.: Наука, 1983. 312 с.

2. Д. Миллер Моделирование полупроводниковых приборов и технологических процессов. Последние достижения. М.: Радио и связь, 1989.