1 ВЫБОР И РАСЧЁТ РЕЖИМОВ ПРОВЕДЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ

1.1 Загонка кармана

Первоначально необходимо провести расчёт эффективной постоянной диффузии примеси в кармане ( к2 к2)эфф, которую можно определить из выражения для распределения концентрации примеси:

2

к( ) = sк exp (− 4( к2 к2)эфф) ,

где sк – поверхностная концентрация примеси в кармане.

На глубине залегания кармана к концентрация примеси равна исходной концентрации примеси в подложке: к( к) = исх. Исходя из этого равенства найдём значение эффективной постоянной диффузии примеси в кармане:

2

( к2 к2)эфф = 4 (к sк ) = 1.201 × 10−8 см2.

исх

Из условия постоянства дозы примеси при загонке и разгонке, найдём постоянную диффузии для загонки кармана:

где к1 = 6 × 1020 см−3 – предельная поверхностная концентрация примеси фосфора при температуре загонки.

6

к1 к1 = ( к2 к2)эфф ( 2 к )2 = 6.66 × 10−14 см2.

к1

Положим температуру загонки 900 ºС ( к1 = 1173 К) и рассчитаем значение коэффициента диффузии фосфора для данной температуры,

используя следующее выражение:

−3.66( ) = 3.85 exp ( ),

где = 8.625 × 10−5 эВ/К – постоянная Больцмана.

Из найденного значения постоянной диффузии произведем расчет времени загонки кармана:

к1 = к1 к1 = 1.484 мин.к1 × 60

Таким образом, расчет показывает, что даже при сравнительно низкой температуре загонки примесей получается малое время загонки, что может привести к плохой воспроизводимости процесса введения примеси и вызвать разброс электрофизических параметров прибора. Поэтому для введения примесей целесообразно использовать метод ионной имплантации. Для этого определим необходимое количество вводимой в карман примеси:

Qк = к√π(Dк2tк2)эфф = 1.748 × 1014 см−2.

7

рассматривать в качестве тонкого слоя с ограниченным содержанием примеси,

из которого и происходит перераспределение примесей при температуре к2 и

времени к2 разгонки примеси в кармане.

Рассчитаем значения концентрации примеси на поверхности, на глубине залегания истока и на глубине залегания кармана c учётом процесса имплантации и сравним их с исходно заданными, или в случае концентрации на глубине истока, сравнив их значением с рассчитанным без учета

имплантации, чтобы оценить величину расхождения.

Распределение концентрации примеси в кармане с учётом процесса

Поверхностная концентрация примеси кармана с учетом имплантации:

к1(0) = 4.484 × 1017 см−3 .

Концентрация примеси на глубине залегания истока с учетом имплантации:

к1( и) = 1.131 × 1017 см−3.

Концентрация примеси на глубине залегания истока без учета имплантации:

8

к( и) = 1.973 × 1017 см−3.

Концентрация примеси на глубине залегания кармана с учетом имплантации:

к1( к) = 3.415 × 1014 см−3.

Сравнив полученные величины делаем вывод, что разница в значениях исходных концентраций и концентраций с учетом ионной имплантации существенна, поэтому необходимо внести изменения в параметры ионной имплантации. Изменение только энергии имплантированных ионов существенно не повлияет на увеличение концентраций на поверхности,

поэтому одновременно с этим будем изменять дозу примеси, вводимую в

структуру.

Примем новое значение дозы примеси к = 3.5 × 1017см−2 и новую энергию ионов к = 40 кэВ, что соответствует проецированному пробегу

рассчитаем для этих параметров концентрации примеси в ключевых точках профиля.

Поверхностная концентрация кармана:

к1(0) = 9.005 × 1017 см−3.

Концентрация на глубине залегания истока:

к1( и) = 2.086 × 1017 см−3.

Концентрация на глубине залегания кармана:

к1( к) = 5.661 × 1014 см−3.

9