2.2.2. Моделируемый реальный технологический маршрут а

Лабораторная работа состоит из трех частей: A, B и C. В части A необходимо на основе готового командного файла для моделирования 1-D профилей легирования в сечении эмиттера биполярного транзистора составить командный файл для моделирования фрагмента реального технологического маршрута (см. таблицу 2.1), затем закодировать его в каком-либо текстовом редакторе ОС Windows (например, Блокноте, FAR EDIT, WORD с сохранением в формате «Обычный текст» и т.д.) с последующим переносом в соответствующий проект оболочки SWB и исследовать влияние параметров технологических операций на поверхностное сопротивление и глубину получающегося p-n перехода. В части B необходимо провести 2-D расчет для готового проекта Lab_2b, обеспечивающего создание структуры n-МОП нанотранзистора на напряженном кремнии и исследовать ее особенности, а в части С – на основе маршрута части В составить командный файл для получения структуры p-МОП нанотранзистора на напряженном кремнии и так же исследовать ее.

Реальный технологический маршрут для части А и варианты заданий приведены в таблице 2.1.

Таблица 1. Моделируемый технологический маршрут с вариантами задания

№	Описание операции	A
		Сценарий part1		Сценарий part2
1	Исходная подложка	КЭФ-1 (100)	КЭФ-1 (111)	КЭФ-4.5 (100)
2	Ионная имплантация	Бор D=112 мкКул/см2 E=50 кэВ	Бор D=112 мкКул/см2 E=50 кэВ	Бор D=80,800 мкКул/см2 E=100 кэВ
4	Термический отжиг	Атмосфера		T=* C t=4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100, 121, 144, 169, 196
		О2 N2	О2 N2
		100% 0% 10% 90% 1% 99% 0% 100%	100% 0% 10% 90% 1% 99% 0% 100%
		T=1150C t=60 мин	T=1150C t=60 мин

Примечание: * – определяется вариантом задания 1– 1050; 2–1100; 3– 1150; 4– 1200; 5–1250.

2.2.3.Исходный командный файл lab_2aNpn.Txt для sProcess части а

# *************************************************************************** #

# #

# --- <<< N-P-N BIPOLAR TRANSISTOR (1D PROCESS SIMULATION) >>> --- #

# #

# *************************************************************************** #

# Deactivating The Graphical Mode Using Tecplot SV.

graphics off

# ///////////////////////////// PROCESS HEADER \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

# ----- Selecting Models. -------------

# Using Pair Diffusion Model

# for Dopants Diffusion in Silicon.

pdbSet Silicon Dopant DiffModel Pair

# ----- Meshing Strategy. -------------

mgoals on min.normal.size=10<nm> max.lateral.size=50<nm> \

normal.growth.ratio=1.2 accuracy=1<nm>

# ----- Initial Grid. -----------------

line x location=0 spacing=0.1 tag=SiTop

line x location=5 spacing=0.1 tag=SiBottom

# ----- Substrate. --------------------

region Silicon xlo=SiTop xhi=SiBottom

init field=Boron resistivity=10.0 wafer.orient=111

# ///////////////////////////////// PROCESS \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\

# 1) ----- Forming Sacrificial Oxide - 250 A. -------------------------------

# Ambient Definition.

gas_flow name=Oxi_250 flows= { H2O=0.80 N2=0.20 }

# Oxidation.

diffuse temperature=900 time=400<s> gas_flow=Oxi_250

# 2) ----- Arsenic Implantation (N-Buried Layer). ---------------------------

implant Arsenic energy=100 dose=1.00e14

# 3) ----- Inert Annealing. -------------------------------------------------

diffuse temperature=1000 time=30

# ----- RS Measuring. -----------------

SheetResistance

# 4) ----- Sacrificial Oxide Etching. ---------------------------------------

# Delete All Oxide Layers from Surface.

strip Oxide

# 5) ----- N-Epitaxy (Collector). -------------------------------------------

# Epitaxy Simulation.

deposit Silicon thickness=4 Phosphorus concentration=1e16

diffuse temperature=1100 time=60

# 6) ----- Forming Sacrificial Oxide - 400 A. -------------------------------

# Ambient Definition.

gas_flow name=Oxi_400 flows= { O2=0.90 N2=0.10 }

# Oxidation.

diffuse temperature=950 time=65 gas_flow=Oxi_400

# 7) ----- Boron Implantation (Base). ---------------------------------------

implant Boron energy=50 dose=@B_Dose@

# 8) ----- Inert Annealing. -------------------------------------------------

diffuse temperature=900 time=@B_Time@

# ----- RS Measuring. -----------------

SheetResistance

# 9) ----- Sacrificial Oxide Etching. ---------------------------------------

# Delete All Oxide Layers from Surface.

strip Oxide

# 10) ----- Forming Sacrificial Oxide - 500 A. -------------------------------

# Dry Oxidation.

diffuse temperature=1000 time=42 O2

# 11) ----- Phosphorus Implantation (Emitter). -------------------------------

implant Phosphorus energy=30 dose=@E_Dose@

# 12) ----- Inert Annealing. -------------------------------------------------

diffuse temperature=1100 time=@E_Time@

# 13) ----- Reoxidation. -----------------------------------------------------

# Wet Oxidation.

diffuse temperature=900 time=20 H2O

# 14) ----- Oxide Etching. ---------------------------------------------------

# Delete All Oxide Layers from Surface.

strip Oxide

# 15) ----- Final Annealing. -------------------------------------------------

diffuse temperature=950 time=30

# ----- Saving Profiles. --------------

SetPlxList { Phosphorus }

WritePlx Phosphorus

SetPlxList { Boron }

WritePlx Boron

SetPlxList { Arsenic }

WritePlx Arsenic

SetPlxList { NetActive }

WritePlx NetActive

# ----- RS Measuring. -----------------

SheetResistance

# \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ THE END ///////////////////////////////////

exit

Описание данного фала можно построить по блокам:

STEP1: Головная часть файла:

– область моделирования – от 0 до 5 мкм,

– параметры сетки для библиотеки MGoal– минимальный шаг- 10 нм, максимальный- 50 нм, отношение размеров соседних ячеек- 1.2;

– подложка КДБ-10, ориентация <111>.

STEP2: Формирование скрытого слоя (№1-№4):

– термическое окисление (в парах воды – 80%) жертвенного окисла, 25 нм;

– имплантация As, доза=1.0*10¹⁴ см^-2, энергия 100 кэВ;

– отжиг в нейтральной среде при 1000 ^оС, 30 мин.;

– определение Xj и Rs;

– удаление жертвенного окисла.

STEP3: Создание эпитаксиального слоя (№5):

– осаждение слаболегированного Si толщиной 4 мкм;

– эмуляция температурной фазы эпитаксии: отжиг в нейтральной среде при 1100 С, 60 мин.

STEP4: Формирование базового слоя (№6-№9):

– термическое жертвенное окисление в атмосфере из 90% кислорода и 10% азота , D_SiO2=400А;

– имплантация бора, доза =@B_Dose@ см^-2, энергия 50 кэВ, угол наклона пучка 7 градусов;

– отжиг в нейтральной среде при 900С в течении @B_Time@ мин.;

– определение Xj и Rs;

– удаление жертвенного окисла.

STEP5: Создание эмиттера (№10-12):

– термическое жертвенное окисление в атмосфере сухого кислорода, 500А;

– имплантация фосфора, доза =@E_Dose@ см^-2, энергия 30 кэВ, угол наклона пучка 7 градусов;

– отжиг в нейтральной среде при 1100С в течении @E_Time@ мин.

STEP6: Завершающие операции маршрута (№13-15):

– термическое влажное окисление, D_SiO2=400А;

– удаление жертвенного окисла;

– финальный инертный отжиг.

STEP7: Сохранение результатов моделирования

– запись данных о профилях легирования фосфора, бора мышьяка и активной примеси;

– определение Xj и Rs и запись этих данных в выходном файле.

В процессе расчета предусмотрено, в вычислительном эксперименте варьируемыми параметрами являются дозы легирования базы и эмиттера, а также времена их диффузионных разгонок. Их численные значения соответствуют плану эксперимента, приведенному на рисунке 2.2 а), а графики профилей легирования, полученные с помощью оболочки inspect, – рисунку 2.2 б).

а) План вычислительного эксперимента для SWB	б) Итоговые профили легирования мышьяка, бора и фосфора

Рис. 2.2. Входные и выходные данные для командного файла LAB_2aNPN.TXT