Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии электронной компонентной базы. Практикум
.pdf
tB =
p
R
p
R
p
R
p
R
p
R
p
R
p
R
p
R
Q
8,12 10
В
=
j
В
⋅
610
⋅
11
= 0,135 с,
12
это неконтролируемое время имплантации.
Далее считаем, что процесс контролируется за τ
рассчитываем j
j
учитывая, что 1 мкА/см
j
по формуле
В
Q
В
=
В
τ
В
=
В
=
8,12 10
8,12 10
11
⋅
= 8,12⋅1010 см–2⋅с–1,
10
2
= 6⋅1012 см–2⋅с–1, определяем
10
⋅
= 0,013 мкА/см2.
12
610
⋅
= 10 с, поэтому
В
При имплантации ионов фосфора с плотностью тока j
=1 мкА/см2
Р
длительность процесса составляет
t
Q
Р
=
B
=
j
Р
2,3 10
⋅
610
⋅
15
= 383 с = 6,4 мин.
12
Таким образом, имплантация ионов бора проводится при плотно-
сти тока j
токе j
= 0,013 мкА/см2 за tB = 10 с, а имплантация фосфора – при
B
= 1 мкА/см2 за время tP = 6,4 мин.
P
3) Проводим подбор энергии ионов бора.
Считаем, что заданное значение d
R
+ 3ΔRp = 0,65 мкм, т.е. dк = Rp + 3ΔRp. Пользуясь данными табл. 3.1,
p
для ионов бора выбираем значения
Е
= 100 кэВ и получаем dк = 0,524 + 0,087⋅3 = 0,763 мкм, что на
В
0,11 мкм больше, чем заданное значение d
Уменьшаем энергию ионов бора до Е
ную экстраполяцию зависимостей
табл. 3.1 находим для Е = 75 кэВ:
тогда получаем:
B
+ 3
B
Δ = 0,43 + 0,216 = 0,646 мкм, что удовле-
творительно соответствует заданной величине d
Таким образом энергия ионов бора Е
Q
= 8,12⋅1011 см–2.
В
соответствует значению
к
B
и
к
В
B
= f(E) и
B
= 0,43 мкм и
B
Δ , соответствующие
= 0,65 мкм.
= 75 кэВ, проводя линей-
B
Δ = f(E) по данным
B
Δ = 0,072 мкм,
.
к
= 75 кэВ, а доза
В
41
p
R
p
R
R
⎡
⎢
⎢
⎣
⎡
⎢
⎢⎥⎣
p
R
p
R
p
R
p
R
p
R
p
R
p
R
p
R
⎡
⎢
⎢
⎣
−
2
B
= 0,43 мкм и
2
В
⎤
р
⎥
=
В
⎥
р
⎦
2
=
⎤
см–3,
⎥
⎦
Найденные значения QВ = 8,12⋅1011 см–2,
B
= 0,072 мкм подставляем в формул
Δ
Q
N(x) =
=
8,12 10
0,072 10 2 6, 28
⋅⋅⋅
= 4,5⋅10
В
В
2
RΔπ
р
11
⋅
−
4
16
⋅exp
−
1
exp
−
2
⎡⎤
10,43
−
⎢⎥
20,072
⎢⎥
⎣⎦
10,43
x
−
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
20,072
⎛⎞
xR
−
⎜⎟
⎜⎟
Δ
⎝⎠
x
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
по которой рассчитываем профиль распределения имплантированного бора.
Расчет производим в программе MathCad 2001 (см. пример вы-
полнения задания 2).
Значения х варьируем в пределах от 0 до 0,8 мкм.
Результаты расчета представлены на рис. 3.1. Пересечение рас-
четного профиля с горизонтальной линией N
= 5⋅1014 см–3 соответ-
исх
ствует глубине залегания коллектора.
4) Аналогичным образом находим значение энергии ионов фосфора, для которой
Р
+
Р
= dэ = 0,45 мкм.
Δ
Это значение Е
т.е.
d
Р
+
= 0,45 мкм.
э
= 190 кэВ, а
Р
Р
Δ = 0,435 мкм, что близко к заданному значению
Р
= 0,295 мкм и
Р
Δ = 0,048 мкм,
Подставляем найденные для ионов фосфора значения
Q
= 2,3⋅1015 см–2,
Р
N(x) =
⎡⎤
10,295
×
−
⎢⎥
20,048
⎢⎥
⎣⎦
Р
= 0,295 мкм и
Q
Р
exp
Р
2
RΔπ
р
x
−
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
2
⎛⎞
1
−
⎜⎟
⎜⎟
2
⎝⎠
= 1,9⋅1020 ⋅exp
−
xR
Δ
Р
Δ = 0,048 мкм в формулу
2
Р
⎤
р
⎥
=
Р
⎥
R
р
0,048 10 2 6, 28
⎦
⎡⎤
10,295
−
⎢⎥
20,048
⎢⎥
⎣⎦
⋅⋅⋅
x
−
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
2,3 10
⋅
−
4
15
2
см
×
–3
,
получаем профиль распределения имплантированного фосфора.
42
Расчет производим в программе MathCad 2001.
⎡
⎢
⎢⎥⎣
Значения х варьируем в пределах от 0 до 0,55 мкм.
Результаты расчета представлены на рис. 3.2.
Далее совмещаем профили рис. 3.1 и 3.2 на рис. 3.3. Из рис. 3.3
следует, что d
d
(проекция точки пересечения профилей фосфора и бора на ось
э
абсцисс) превышает заданную на 0,05 мкм. Для того чтобы d
совпадает с заданной величиной 0,65 мкм, а величина
К
соот-
э
ветствовала заданной величине, достаточно весь профиль фосфора
сдвинуть влево на 0,05 мкм за счет уменьшения R
на 0,05 мкм. Ли-
p
нейная экстраполяция данных табл. 3.1 показывает, что это достигается за счет уменьшения энергии ионов фосфора на 30 кэВ, т.е. до
160 кэВ. В этом случае экстраполяция дает: R
ΔR
= 0,045 мкм.
p
Подставляем эти значения R
() exp
Nx
2,3 10 1 0, 245
=−=
⋅
0,045 10 6, 28
=⋅ −
2,04 10 exp см .
20 3
⋅−
−
⎡⎤
⎢⎥
⎢⎥
⎣⎦
и ΔRp в формулу для профиля
p
15
4
x
−
10,245
⎛⎞
⎜⎟
20,045
⎝⎠
x
⎛⎞
⎜⎟
20,045
⎝⎠
2
−
= 0,245 мкм, а
p
2
⎤
⎥
⎦
Этот профиль рассчитываем в программе MathCad 2001 и представляем его на рис. 3.4. Из рис. 3.4 следует, что у поверхности формируется слаболегированная узкая область с поверхностной концентрацией, сравнимой с концентрацией в исходном материале. Такая
область является источником повышенного контактного сопротивления между металлом и кристаллом. Для уменьшения контактного
сопротивления эту область требуется подлегировать имплантацией
ионов фосфора с пониженной энергией. Выбираем энергию ионов
фосфора для подлегирования Е
и ΔR
= 0,012 мкм (см. табл. 3.1). Для того чтобы величины максиму-
p
мов профилей концентрации для Е
= 30 кэВ, для которой Rр = 0,05 мкм
Р
= 160 кэВ и ЕР = 30 кэВ совпали,
Р
дозу подлегирования уменьшаем в 4 раза (необходимость такого
уменьшения дозы становится понятной при рассмотрении формулы
для профиля концентрации N(x)).
Таким образом доза подлегирования составляет
15
2,3 10
п
Q =
Р
⋅
4
5, 7 10
=⋅
14
см–2.
43
Выражение для профиля подлегирования после подстановки со-
Е
Е
Е
ответствующих цифр будет иметь следующий вид:
2
20
Nx
() 1,3410
×−
exp см .
14
⋅−
=−=⋅×
⎡⎤
⎢⎥
⎢⎥
⎣⎦
5, 7 10 1 0, 05
−
4
⋅⋅
0,012 10 2 6, 28
−
x
10,05
⎛⎞
⎜⎟
⎝⎠
20,012
2
⎡⎤
x
⎛⎞
⎢⎥
⎜⎟
⎝⎠
2 0,012
⎢⎥
⎣⎦
−
3
Профиль рассчитываем в программе MathCad 2001.
Результаты расчета представлены на рис. 3.5.
Совмещенный профиль легирования бором и фосфором и подлегирования фосфором представлен на рис. 3.6. Этот профиль получен
суммированием профилей на рис. 3.4 и 3.5 и совмещением их с профилем на рис. 3.1.
Из данных на рис. 3.6 следует, что расчетный профиль соответствует заданным значениям d
и dк.
э
Из представленных данных также следует, что имплантация ио-
нов фосфора производится в две стадии:
л
Q
= 2,3⋅1015 см–2 (легирование) и
Р
п
= 30 кэВ и
Р
л
= 160 кэВ и
Р
п
Q
= 5,7⋅1014 см–2
Р
(подлегирование).
Плотность тока при подлегировании считаем равной
п
j = 1 мкА⋅см
P
–2
, тогда длительность процесса подлегирования будет
составлять
п
Q
п
== =
t
P
5, 7 10
P
п12
j
P
⋅
⋅
610
14
с.
93
3.5. Результаты выполнения задания
1. Режимы имплантации ионов бора при формировании области
базы
Е
= 75 кэВ, QВ = 8,1⋅1011 см–2, jВ = 0,013 мкА/см2, tB = 10 с.
В
2. Режимы имплантации ионов фосфора при формировании об-
ласти эмиттера.
л
Первая стадия:
л
t
= 6,4 мин (легирование).
Р
44
= 160 кэВ,
Р
л
Q
= 2,3⋅1015 см–2,
Р
л
j
= 1 мкА/см2,
Р
Вторая стадия:
Е
п
t
= 93 с (подлегирование).
Р
п
=30 кэВ,
Р
п
Q
= 5,7⋅1014 см–2,
Р
п
j
= 1 мкА/см2,
Р
3. Результирующий профиль, полученный совмещением профилей фосфора и бора, представлен на рис. 3.6, на котором точка пересечения профилей бора и фосфора соответствует глубине залегания
эмиттера, а точка пересечения профиля бора с N
ния коллектора. Как следует из рис. 3.6, расчетные значения d
– глубине залега-
исх
и dк
э
достаточно точно соответствуют заданным.
45
46
Рис. 3.1. Профиль распределения имплантируемых атомов бора
Рис. 3.2. Профиль распределения имплантируемых атомов фосфора
47
Рис. 3.3. Профили распределения атомов фосфора и бора, полученных
совмещением их профилей
48
Рис. 3.4. Профиль распределения фосфора, имплантированного с
энергией 160 кэВ
49
50
Рис. 3.5. Профиль распределения фосфора, имплантированного
с энергией 30 кэВ
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]