Лабораторная работа №3
Технологическое моделирование n-моп структуры с использованием различных моделей имплантации.
Цель работы: Изучение моделей для процесса ионной имплантации; моделирование технологического маршрута изготовления простейшего n-МОП транзистора с учетом различных моделей имплантации.
Теоретическая часть.
В предыдущей лабораторной работе проводилось моделирование одномерных распределений примеси в программе DIOS. Во второй лабораторной работе на основе файла-примера необходимо провести моделирование двухмерной n-МОП структуры. Легирование кармана должно быть проведено с помощью четырех различных моделей имплантации.
Пример входного файла для расчета n-МОП структуры в DIOS.
В данном примере представлено моделирование технологического маршрута изготовления МОП транзистора.
TITLE("simple nmos example")
! ************* Set up user-grid and substrate *************
! Define a user-grid to start (simulate half of the symmetric structure):
grid( x=(0.0, 0.6) y=(-1.0, 0.0), nx=2)
! silicon substrate definition:
substrate (orientation=100, elem=B, conc=5.0E14, ysubs=0.0)
! start the graphical output, set to update each step & every 10 time steps:
replace(control(ngra=10))
graph(triangle=on, plot)
! ************* Start simulation of Process Steps *************
comment('p-well implants')
implant(element=B, dose=1.0E14, energy=40keV, tilt=7)
break
comment('p-well: RTA of channel implants')
diff(time=10s, temper=1050)
1d(file=channel1, xsection(0.0), spe(btot), fac=-1, append=on)
comment('gate oxidation')
diff(time=8, temper=900, atmo=O2 )
comment('poly gate deposition')
deposit(material=po, thickness=180nm)
comment('poly gate pattern')
mask(material=re, thickness=800nm, xleft=0, xright=0.25)
break
comment('poly gate etch')
etching(material=po, stop=oxgas, rate(aniso=100))
etching(material=ox, stop=sigas, rate(aniso=10))
etch(material=re)
comment('poly reoxidation')
diffusion(time=20, temper=900, atmo=O2, po2=0.5)
1d(file=channel2, xsection(0.0), spe(btot), fac=-1, append=on)
comment('nldd implantation')
implant(element=As, dose=4.0E16, energy=10keV, tilt=0)
adapt()
comment('RTA of LDD implants')
DIFFusion(Time=5sec,TEmperature=1050degC)
comment('nitride spacer')
depo(material=ni, thickness=60nm)
etch(material=ni, remove=60nm, rate(a1=100), over=40)
etch(material=ox, stop=(pogas), rate(aniso=100))
comment('N+ implantation & final RTA')
impl(element=As, dose=5E17, energy=50keV, tilt=0)
diff(time=10s, temper=1050, atmo=N2)
comment('full device structure')
!reflect the structure around the x=0 axis of symmetry:
reflect(reflect=0.0)
! ************* End simulation of Process Steps *************
comment('save final cross section (cutlines)')
1d(file=channel3, xsection(0.0), spe(btot), fac=-1, append=on)
1d(file=sd, xsection(0.5), spe(btot, astotal), fac=-1)
1d(xsection(0.0),RS=on)
1d(xsection(0.5),RS=on)
comment('save final DIOS simulation file')
save(file=nmos)
save(file=nmos,type=mdraw)
end
Рассмотрим новые команды, входящие в состав файла-примера.
Начинается командный файл с уже известных команд: TITLE - заголовок, GRID – задание сетки, SUBSTRATE – задание подложки REPLACE иGRAPH – вывод графической информации. Следующие две известные команды implant иdiff моделируют имплантацию и отжиг в среде кислорода p+ карманав p подложке. Команда 1d сохраняет распределение бора, полученное в результате моделирования двух последних команд.
Далее идут команды:
Deposit - значениями для этой команды являются материал и конечная толщина слоя. По умолчанию используется модель LPCVD, которая подразумевает "изотропное" осаждение.
Параметры:
CONCentration - определяет уровень легирования осаждаемого слоя.
ELEMent - определяет тип легирующей примеси для осаждаемого слоя.
DTYPe - выбирает модель осаждения т.е. анизотропное, вертикальное, планарное.
Примеры:
DEPO (MATer=PO, Time=1.8min, GrowthRate=100nm/min)
DEPO (MATerial=PO, ELEM=P, CONC=3e19, THick=0.18)
Mask - моделирование фотолитографии в DIOS сводится к определению границ фоторезистивной маски. Маска определяется левой и/или правой гранью.
Примеры:
MASK(MATerial=PO, ELEM=P,CONC=3e19, THick=180, XLeft=0.2, XRight=0.4)
Параметры:
MATerial – определяет материал маски.
THickness – определяет толщину маскирующего слоя
X – вектор границы маски в мкм
Xleft – левая граница маски в мкм