ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
24
где
2/1
2
0
)(
=
xNq
kT
L
s
D
εε
- дебаевская длина экранирования, которая соответствует
концентрации N(x).
3. Применение метода профилирования для определения
параметров легирования МОП-структуры
В современной МОП-технологии для улучшения рабочих характеристик
приборов широко применяется специальное неоднородное легирование
подзатворной области с помощью ионной имплантации, во -первых, с целью
корректировки порогового напряжения; во -вторых, для создания
имплантированных каналов на слаболегированных подложках в
высококачественных МОП-структурах (HMOS); и, в-третьих, для создания
приборов со встроенным каналом путём введения примесей противоположного
типа . Ионная имплантация представляет собой процесс бомбардировки
полупроводниковой поверхности ионами примеси , которые ускоряются до
высоких скоростей путём приложения большой разности потенциалов в
установках, являющихся по сути масс-спектрометрами . Имплантированные
атомы проникают в полупроводник, взаимодействуют с электронами и атомами
мишени и, рассеяв свою кинетическую энергию , останавливаются.
Профили распределения имплантированных примесей в первую очередь
определяются энергией, дозой, видом внедряемых ионов и видом мишени
(подложки ). Распределения концентраций имплантированных примесей
находятся в соответствии с теорией Линдхарда , Шарфа, Шиотта (ЛШШ),
диффузионным приближением Бирсака . Профили распределений можно
рассчитать численно методами Монте - Карло , однако чаще для их описания
используются аналитические аппроксимации, полученные по результатам
численных расчётов и экспериментов. Как правило , это статистические
распределения с двумя-четырьмя центральными моментами , значения которых
для различных сочетаний ион-мишень и энергий имплантации сведены в таблицы
или находятся по аналитическим формулам.
Самым распространённым является гауссовское распределение :
,
2
)(
exp
2
)(
2
2
∆
−−
∆
=
p
p
p
I
R
Rx
R
D
xN
π
(39)
имеющее два момента - проективный пробег R
p
, определяющий положение
максимума распределения; и проективное стандартное отклонение (разброс)
p
R
∆
- показатель "ширины" распределения. Для имплантированной примеси
действует так называемое правило "трех сигм": практически вся
имплантированная примесь (99,7%) находится в интервале
[
]
pppp
RRRR
∆
+
∆
−
3;3 .
Гауссовское распределение является симметричным относительно R
p
, однако
эксперименты показывают, что реальное распределение большинства ионов в
1/ 2
ε ε kT
где L D = 02 s - де б а е вска я дли на экр а ни р о ва ни я, ко то р а я со о тве тствуе т
q N ( x)
ко нце нтр а ци и N(x).
3. При м ен ен и е м етода п роф и л и рован и я дл я оп редел ен и я
п арам етров л еги рован и я М О П-стру к ту ры
В со вр е ме нно й М О П -те х но ло ги и для улучш е ни я р а б о чи х х а р а кте р и сти к
пр и б о р о в ш и р о ко пр и ме няе тся спе ци а льно е не о дно р о дно е ле ги р о ва ни е
по дза тво р но й о б ла сти с по мо щ ью и о нно й и мпла нта ци и , во -пе р вы х , с це лью
ко р р е кти р о вки по р о го во го на пр яж е ни я; во -вто р ы х , для со зда ни я
и мпла нти р о ва нны х ка на ло в на сла б о ле ги р о ва нны х по дло ж ка х в
вы со ко ка че стве нны х М О П -стр уктур а х (HMOS); и , в-тр е тьи х , для со зда ни я
пр и б о р о в со встр о е нны м ка на ло м путём вве де ни я пр и ме се й пр о ти во по ло ж но го
ти па . И о нна я и мпла нта ци я пр е дста вляе т со б о й пр о це сс б о мб а р ди р о вки
по лупр о во дни ко во й по ве р х но сти и о на ми пр и ме си , ко то р ы е уско р яю тся до
вы со ки х ско р о сте й путём пр и ло ж е ни я б о льш о й р а зно сти по те нци а ло в в
уста но вка х , являю щ и х ся по сути ма сс-спе ктр о ме тр а ми . И мпла нти р о ва нны е
а то мы пр о ни ка ю т в по лупр о во дни к, вза и мо де йствую т с эле ктр о на ми и а то ма ми
ми ш е ни и , р а ссе яв сво ю ки не ти че скую эне р ги ю , о ста на вли ва ю тся.
П р о ф и ли р а спр е де ле ни я и мпла нти р о ва нны х пр и ме се й в пе р вую о че р е дь
о пр е де ляю тся эне р ги е й, до зо й, ви до м вне др яе мы х и о но в и ви до м ми ш е ни
(по дло ж ки ). Ра спр е де ле ни я ко нце нтр а ци й и мпла нти р о ва нны х пр и ме се й
на х о дятся в со о тве тстви и с те о р и е й Л и ндх а р да , Ш а р ф а , Ш и о тта (Л Ш Ш ),
ди ф ф узи о нны м пр и б ли ж е ни е м Би р са ка . П р о ф и ли р а спр е де ле ни й мо ж но
р а ссчи та ть чи сле нно ме то да ми М о нте -Ка р ло , о дна ко ча щ е для и х о пи са ни я
и спо льзую тся а на ли ти че ски е а ппр о кси ма ци и , по луче нны е по р е зульта та м
чи сле нны х р а счёто в и экспе р и ме нто в. Ка к пр а ви ло , это ста ти сти че ски е
р а спр е де ле ни я с двумя-че ты р ьмя це нтр а льны ми мо ме нта ми , зна че ни я ко то р ы х
для р а зли чны х со че та ни й и о н-ми ш е ньи эне р ги й и мпла нта ци и све де ны в та б ли цы
и ли на х о дятся по а на ли ти че ски м ф о р мула м.
Са мы м р а спр о стр а нённы м являе тся га уссо вско е р а спр е де ле ни е :
DI − (x − R p )2
N ( x) = exp , (39)
2π ∆R p 2 ∆ R 2
p
и ме ю щ е е два мо ме нта - пр о е кти вны й пр о б е г Rp , о пр е де ляю щ и й по ло ж е ни е
ма кси мума р а спр е де ле ни я; и пр о е кти вно е ста нда р тно е о ткло не ни е (р а зб р о с)
∆R p - по ка за те ль"ш и р и ны " р а спр е де ле ни я. Д ля и мпла нти р о ва нно й пр и ме си
де йствуе т та к на зы ва е мо е пр а ви ло "тр е х си гм": пр а кти че ски вся
и мпла нти р о ва нна я пр и ме сь (99,7%) на х о ди тся в и нте р ва ле
[R p − 3∆R p ; R p + 3∆R p . ]
Га уссо вско е р а спр е де ле ни е являе тся си мме тр и чны м о тно си те льно Rp, о дна ко
экспе р и ме нты по ка зы ва ю т, что р е а льно е р а спр е де ле ни е б о льш и нства и о но в в
24
