Xright – правая граница маски в мкм

Обратите внимание, что до этой команды моделирование было одномерное. Как только задан первый край маски, сетка становится двумерной, и все функции уже зависят не только от координаты Y, но и от координаты X.

Etch - поликремневый затвор и подзатворный окисел оба травятся анизотропно. В DIOS моделирование травления по существу задается геометрически. Могут быть определены различные степени анизотропности, в этом случае совершенно анизотропное перпендикулярное травление слоев поликремния и окисла определяются скоростью 100 нм/сек и 10 нм/сек соответственно.

Параметры:

MATerial – определяет материал, который травится. Для каждого материала скорость травления будет определяться следующим:

Isotropic – изотропная скорость травления, нм/мин.

Anisotropic – анизотропная скорость травления, нм/мин, запускает строго вертикальное травление.

A0 – изотропная скорость травления, нм/мин, применяется только на открытых участках.

A1– анизотропная скорость травления, нм/мин.)

REmove – удаление материала на заданную толщину [мкм].

Time – время травления [мин].

Rate – запись информации о скорости травления

Material – материал,

Примеры:

ETCH(MATerial=PO, Time=4, Rate(Aniso=300, Iso=100))

ETCH(MATerial=ox, REmove=0.006um)

Reflect - отображает моделируемую структуру симметрично относительно оси X.

save(file=nmos) - файл nmos.dmp.gz, в котором хранится информация о сетке, структуре слоев, профилях легирования, а также набор параметров, которые были использованы при моделировании этого файла в dios. Этот файл может быть использован для дальнейшего моделирования в dios, а также для анализа результатов моделирования в графическом окне dios (команда dios nmos.dmp.gz). Обратите внимание, что файл сжат по умолчанию с помощью gzip.

save(file=nmos,type=mdraw) - набор из 4 файлов, предназначеных для использования в программе MDRAW, сохранен с корневым именем файла nmos:

nmos_mdr.bnd - содержит границы структуры

nmos_mdr.cmd - командный файл для MDRAW,

nmos_dio.grd - содержит информацию о сетке,

nmos_dio.dat - содержит информацию о примеси.

Анализ результатов моделирования в графическом окне dios

Команда dios nmos.dmp.gz позволяет открыть в графическом окне dios двумерную структуру, полученную в результате моделирования командного файла nmos.cmd. По умолчанию будут отображаться: структура слоев, уровни легирования и p-n – переходы.

Консоль графического окна dios содержит следующие команды:

Zoom out – возврат к предыдущему состоянию изображения (до масштабирования). Для того, чтобы произвести масштабирование, нужно нажать левую кнопку мыши и, удерживая ее, протянуть курсор, указывая область для масштабирования.

Redraw – при единичном нажатии отображается немасштабированная двумерная структура, при повторном нажатии отображается трехмерная структура.

Move/Sample – эти два режима сменяют друг друга (при нажатии на кнопку sample происходит ее переключение в move, и наоборот). В режиме move указатель курсора принимается за новый центр изображения при его перерисовке или масштабировании. В режиме sample в окне терминала печатаются координаты курсора, а также значение концентрации выбранной примеси в указанной точке.

Species – при нажатии появляется целый набор дополнительных кнопок, соответствующих определенным наборам данных (типам примеси). Нажав на соответствующую кнопку, вы тем самым отображаете выбранные вами данные (тип примеси). Если вы не хотите отображать предложенные данные, нажмите еще раз на кнопку species, и набор кнопок пропадет.

Triangle – отобразить/спрятать сетку.

Junction – переключается между тремя различными представлениями p-n – перехода (Linear|No|Bezier). По умолчанию отображается кусочно-линейный p-n – переход (Linear).

Break/go– прерывает/возобновляет моделирование.

=/!= - равный масштаб по осям x и y / различный масштаб по осям x и у.

Layer – переключается между различными представлениями слоев (No|Contour|.Material|Area|Line|Sort).

Isoline – различные представления распределения легирующей примеси (Fill|No|Isoline).

Redraw – перерисовка изображения. Все установленные параметры остаются без изменений.

Exit – закончить вычисления в dios и выйти из графического окна. В целях безопасности нужно подтвердить выход нажатием на кнопку confirm, в которую переключается exit при нажатии.

В графическом окне dios можно также получать одномерные сечения двумерной структуры. Для этого нажмите одновременно две кнопки мышки и, удерживая их, проведите сечение. Начало линии будет началом координат по оси x (горизонтальной), а длина линии – длиной оси x. Вы получите одномерные сечения для всех выбранных вами примесей.

Обратите внимание, что для каждой кнопки в графическом окне DIOS есть соответствующая команда, которую задают с командной строки, находясь в интерактивном режиме. Более того, команд, предназначенных для обработки изображения в DIOS больше, чем представлено в графическом окне. Например, для одновременного выбора нескольких примесей (например мышьяка и бора) можно задать в окне xterm, которое после запуска графического редактора находится в интерактивном режиме: dios> , команду gra(sp(astot,btot),plot). В данном случае: gr – graph (график), sp – species (примесь), astot – результирующая концентрация мышьяка, btot – результирующая концентрация бора.

Модели имплантации в DIOS.

В DIOS распределение примеси после имплантации описывается двумя перпендикулярными друг другу функциями: вертикальной (параметр Function) и латеральной (параметр LateralFunction). При этом доступны следующие модели имплантации для расчета распределения примеси в вертикальном направлении:

• Пирсон-4 с линейным экспоненциальным хвостом (P4S) – используется по умолчанию (линейный экспоненциальный хвост означает, что хвост функции становится линейным при переходе в логарифмический масштаб). Альтернативно, можно задать следующие модели: Gauss, PearsonI,IV или VI в зависимости от значений  и , JHG – составной Гаусс, GK - Гаусс с нелинейным экспоненциальным хвостом, P4K – Пирсон с нелинейным экспоненциальным хвостом, JHGK – составной Гаусс с нелинейным экспоненциальным хвостом, и моделирование по методу Монте-Карло. Задание той или иной функции осуществляется параметром function в команде implantation, например Implantation(element=b, Energy=140, Dose=1e14, Function=P4S).

Для расчета распределения примеси в горизонтальном направлении по умолчанию используется модель Гаусса (GAUSS). Альтернативно можно задать модель Пирсона. Для этого в команде implantation необходимо указать: LateralFunction=Pearson.

В таблице приведены параметры, которые необходимы для расчета основных функций распределения.

	Rp	p	p2			lexp	
	RP	STDV	STDVSec	GAMma	BETA	LEXP	LEXPOW
Gauss	X	>0					
Pearson	X	>0		X	X		
P4	X	>0		X	X		
P4S	X	>0		X	X	X0	
JHG	X	>0	>0				

В первой строке указаны обозначения параметров, используемые в формулах. Во второй - указаны имена этих параметров так, как они обозначаются в DIOS. Здесь RP - средняя проекция пробега, STDV – стандартное отклонение проекции пробега, STDVSec – второе стандартное отклонение проекции пробега (только для JHG), GAMma – ассиметрия распределения, BETA – эксцесс, LEXP – десятичная длина экспоненциального хвоста, LEXPOW – степень в экспоненте экспоненциального хвоста. X означает, что параметр должен быть вещественным числом, X0 – что параметр должен быть неотрицательным, >0 – что параметр должен быть положительным и  - что параметр недопустим для данной функции.

Функции распределения примеси:

1. Гаусса

(1)

2. Пирсон-4

(2)

где

(3)

Для того, чтобы аргумент квадратного корня был положителен, необходимо:

(4)

Для данной  значение  выбирается таким образом, чтобы соблюдалась условие (4).

3. Пирсон-4 с линейным экспоненциальным хвостом (P4S)

(5)

N_p - это распределение Пирсон-4 (область пика), N_l - экспоненциальный хвост и N_v – переходная функция (между N_p и N_l).

(6)

Константы A1 и B вычисляются из условий непрерывности:

(7)

и (8)

Функция с линейным экспоненциальным хвостом была введена для моделирования эффекта каналирования в кристаллических структурах. Значения l_exp для этой функции рассчитаны для стандартных углов падения пучка (7 градусов), поэтому функция P4S непригодна для моделирования имплантации под большими углами.

4. Пирсон l - lV

Пирсон I,IV или VI выбирается в зависимости от параметров.

(9)

Параметры y₁, y₂, ₁ и ₂ вычисляются из моментов более высокого порядка:  и . Выбор конкретной функции осуществляется в зависимости от знака параметров y₁ и y_2. Для заданного  значение  определяется из параболы Бирсака.

5. Составной Гаусс (JHG)

(10)

Норма функции на положительных осях:

(11)

для R_p>0.

Порядок выполнения рабочего задания.

• Скопируйте входной файл для моделирования nmos.cmd из текущей директории в вашу (команда cp nmos.cmd <Имя директории>/nmos.cmd).

• Войдите в вашу директорию – cd <имя директории>

• Откройте файл nmos.cmd в стандартном текстовом редакторе kedit(kedit nmos.cmd) и подставьте в него параметры для имплантации и отжига из таблицы1 в соответствии с вашим вариантом. Сохраните результаты (командаsave).

• Запустите файл nmos.cmd на моделирование –dios nmos.cmd.

• Моделирование приостановится после имплантации и отжига кармана (в командном файле задана командаbreak). В графическом окнеdios щёлкнитеSpeciesи выбиритеBTOTAL (общее распределение бора): Обратите внимание, как сетка адаптировалась под профиль бора. По умолчанию, сетка адаптируется под градиент легирования. Обратите также внимание на то, что "комментарий" для шага имплантации появляется как новый заголовок в графическом окне. Завершите моделирование кармана, нажавexit и confirm.

• Повторите моделирование кармана еще с тремя моделями имплантации: Function=Gauss, Function=JHG с параметром STDVSec=0.1 um иFunction=P4S с параметромLEXP=5e-2. При этом в команде1d необходимо соответственно менять имена файлов для сохранения одномерных сечений. Например, 1d(file=Gaussилиfile=JHGилиfile=P4S). Откройте эти файлы в редактореInspect (команды:inspect, load datasets). Сравните распределения. Для каждой модели определите глубину залегания кармана.

• Для продолжения моделирования выберите ту модель, при которой достигается максимальное значение глубины кармана. Закомментируйте команду break, следующую за командой отжига кармана (перед командой ставится знак!).Продолжите моделирование.

• При следующей остановке моделирования (после формирования поликремниевого затвора) щёлкните по isoline , чтобы отключить контуры примеси. Нажмите левую кнопку мыши и, удерживая ее, протяните окно, задавая область масштабирования. Щелкните правую кнопку мыши, чтобы возвратиться к предыдущему виду. Центрируйте изображение, щелкая левую кнопку мыши на центральной точке. Обратите внимание, что сетка теперь 2-мерная и была адаптирована как к новым границам материалов, так и профилям легирования. Сетка в глубине кремниевой подложки остается грубая. Нажмите isoline еще два раза. После первого нажатия распределение выбранной примеси отображается в виде линий, после второго – возврат к исходному виду распределения примеси. Продолжите моделирование командой go.

• После завершение моделирования (графическое окно закроется) откройте результирующую структуру в графическом окне dios (командаdios nmos.dmp.gz) и с помощью опций графического окна определите: поверхностную концентрацию бора в подзатворной области (X ~ 0 мкм), поверхностную концентрацию фосфора в области сток/истока (X ~ 4мкм),а также толщину подзатворного окисла, глубину кармана и глубину сток-истоковых переходов.

Заполнить таблицу результатов моделирования.

• Оформить полученные результаты в виде отчета.

Содержание отчета.

1. Название и цель лабораторной работы.

2. Краткий конспект теоретической части.

3. Содержание рабочего задания.

4. Заполненная таблица результатов моделирования.

5. Выводы по работе.

Таблица1.

Варианты заданий на моделирование.

№	Имплантация p-кармана (p-well implants)		Отжиг p-кармана (p-well diffusion)		Имплантация сток/истока (N+ implantation)		Отжиг сток/истока (final RTA)
	D, cm-3	E, keV	первый	второй	D, cm-3	E, keV	time, sec	temp, 0C
1	1.3e13	80	20min, 12000C, atmo=O2	10min, 12000C, atmo=N2	1e15	80	25	1100
2	1.5e13	80	20min, 12000C, atmo=O2	10min, 12000C, atmo=N2	1e15	80	25	1100
3	2e13	80	20min, 12000C, atmo=O2	10min, 12000C, atmo=N2	1e15	80	25	1100
4	2.1e13	80	20min, 12000C, atmo=O2	10min, 12000C, atmo=N2	1e15	80	25	1100
5	2.3e13	80	20min, 12000C, atmo=O2	10min, 12000C, atmo=N2	1e15	80	25	1100
6	2.5e13	80	20min, 12000C, atmo=O2	10min, 12000C, atmo=N2	1e15	80	25	1100
7	2.8e13	80	20min, 12000C, atmo=O2	10min, 12000C, atmo=N2	1e15	80	25	1100
8	3.1e13	80	20min, 12000C, atmo=O2	10min, 12000C, atmo=N2	1e15	80	25	1100
9	3.3e13	80	20min, 12000C, atmo=O2	10min, 12000C, atmo=N2	1e15	80	25	1100
10	3.8e13	80	20min, 12000C, atmo=O2	10min, 12000C, atmo=N2	1e15	80	25	1100