Материал: 4w6ruoSS8h

2.4. Отжиг:

diffuse temperature=1050<C> time=5.0<s>

2.5. Перегенерация сетки:

grid remesh

2.6. Сохранение структуры:

struct tdr=lab3 struct smesh=lab3_f

Закройте редактируемый файл.

2.7. В командной строке необходимо перейти в папку с вашим файлом и затем ввести команду sprocess имя_файла (например sprocess lab1.cmd) и нажать Enter. После этого программа начнёт расчет – это займёт некоторое время.

3. Просмотр результатов. В командной строке набираем команду tecplot_sv, при этом запускается программа Tecplot.

Рис. 4.1. Распределение имплантированного бора в структуре

Вибираем в меню File -> Load и загружаем файл: lab3_f_fps.tdr. Для этого выбираем с помощью мыши нужный файл (справа в окошке Files) и нажимаем Add. После того как файл выбран, нажимаем ОК. Распределение бора в структуре представлено на рис. 4.1.

21

4.3. Содержание отчёта

1.Цель работы.

2.Основные положения о ионном легировании.

3.Текст программы.

4.Выводы.

4.4.Контрольные вопросы

1.Какие процессы лежат в основе ионного легирования.

2.Назовите программы, используемые в данной работе, и их назначение.

3.С помощью какой команды задаётся сетка?

4.С помощью какой команды задаётся осаждение?

III. ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Лабораторная работа 5 ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МОП-СТРУКТУРЫ

Цель работы: разработка МОП-структуры.

5.1. Основные положения

Основная структура полевого транзистора металл – оксид – полупроводник (МОП-транзистора) предсталена на рис. 5.1. Этот четырёхполюсный прибор состоит из полупроводниковой подложки р-типа, в которой сформированы (например, с помощью ионной имплантации) две высоколегированные n+-области – сток и исток. Металлический электрод, отделённый от подложки слоем оксида, называется затвором.

Z

−VB5

Напряжение смещения

подложки

Рис. 5.1. Структура МОП-транзистора

22

Основными параметрами структуры являются длина канала L – расстояние между металлургическими границами n+– p-переходов стока и истока, ширина канала Z, толщина слоя изолятора d, глубина переходов rj и уровень легирования подложки Na. В кремниевых интегральных схемах отдельный МОП-транзистор окружён в целях изоляции областью с толстым слоем оксида, который называется пассивирующим или полевым (в отличие от тонкого слоя подзатворного оксида).

Рассматривая работу прибора, будем все напряжения отсчитывать от потенциала истока, т. е. считать его заземлённым. Когда напряжение на затворе отсутствует, электрическая цепь исток-сток представляет собой два n+– p- перехода, включённых навстречу друг другу. При этом в ней может протекать очень малый ток, равный току утечки обратносмещённого перехода. Если же к затвору приложено достаточно большое положительное напряжение, у границы с диэлектриком образуется инверсионный слой или канал, соединяющий n+-области стока и истока. Проводимость этого инверсионного канала модулируется при изменении напряжения на затворе. Тыловой контакт к подложке может находиться либо под тем же опорным потенциалом, что и исток, либо под напряжением, соответствующим обратному смещению n+– p- перехода исток-подложка. Напряжение обратного смещения подложки также влияет на проводимость инверсионного канала.

5.2.Порядок выполнения работы

1.В папке с проектом создайте новый текстовой документ с расши-

рением cmd ( например lab4.cmd). Далее открываем этот файл для редактирования.

2.Процесс создания структуры

2.1. Необходимо задать размеры подложки, а также области, в которых будут проводиться вычисления.

2.1.1. Задаём сетку по x:

line x location= 0.0 spacing= 1.0<nm> tag=SiTop line x location=50.0<nm> spacing=10.0<nm> line x location= 0.5<um> spacing=50.0<nm> line x location= 2.0<um> spacing= 0.2<um>

line x location= 4.0<um> spacing= 0.4<um>

line x location=10.0<um> spacing= 2.0<um> tag=SiBottom

23

2.1.2. Задаём сетку по y:

set ymax 0.465

line y location=0.0 spacing=$ymax/8.0 tag=Mid

line y location=$ymax spacing=$ymax/8.0 tag=Right

2.2. Необходимо указать материал подложки, задать концентрацию примеси и кристаллографическое направление. В данном примере материалом является кремний:

region silicon xlo=SiTop xhi=SiBottom ylo=Mid yhi=Right init concentration=1.0e+15 field=Boron wafer.orient=100 \ slice.angle=[CutLine2D 0 0 1 0.0]

Система координат подложки (рис. 5.2) используется для определения расположения всех других систем координат по отношению к подложке.

yw

zw xw

xw

Рис. 5.2. Система координат подложки

Для определения сетки моделирования используют систему координат для моделирования (рис. 5.3). У системы координат, используемой для моделирования, есть ось x, направленная в подложку, и ось y, вращаемая относительно оси y подложки. Моделирование в 1D использует только ось x. Моделирование в 2D использует только оси x и y.

xs xw

Рис. 5.3. Система координат для моделирования

24

2.3. Имплантация бора. Здесь задаётся материал (Boron), количество примеси (dose=2.0e13), энергия имплантации (energy=200), наклон (tilt=0),

поворот (rot=0). Углы tilt и rot определяют направление пучка ионного легирования:

implant Boron dose=2.0e13 energy=200 tilt=0 rot=0 implant Boron dose=1.0e13 energy=80 tilt=0 rot=0 implant Boron dose=1e14 energy=25 tilt=0 rot=0

Направление пучка ионного легирования определено относительно системы координат подложки (см. рис. 5.2) углами rot и tilt. На рис. 5.4 показаны эти углы относительно системы координат подложки.

rolation

xw

Рис. 5.4. Система координат для ионного легирования

2.4. Выращивание подзатворного оксида:

mgoals accuracy=1e-5 resolution=0.1 minedge=2e-6 normal.growth.ratio=2.0 min.normal.size=5e-4

gas_flow name=gasflow_13_2 pressure=1 pO2=1 temp_ramp name=tempramp_13_2 time=10 temp=850 diffuse temp_ramp=tempramp_13_2 gas_flow=gasflow_13_2

Для задания вычислительной сетки в Sentaurus Process используется функция MGOAL. Задание параметров для автоматической перегенерации вычислительной сетки (так как начальная сетка действительна до первой команды, которая изменяет геометрию). В данном примере минимальный размер ячейки по

вертикали 5 ×10−4 мкм. Ключевое слово normal.growth.ratio определяет, как быстро интервал сетки может увеличиться от одного слоя до другого.

MGOALS сохраняет начальный размер ячейки в максимально возможной степени и только изменяет ячейку в новых слоях. Относительная точность вычислений – 1 е-5.

25