Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Легирование подложки кремния со сложным нанорельефом поверхности: дистанционное компьютерное моделирование

# 02, февраль 2010
автор: Тарнавский Г. А.

УДК 519.2:541.1

 

Институт вычислительной математики
 и математической геофизики СО РАН

 

Введение. Настоящая статья является продолжением работы [1], в которой изучалась проблема легирования пластины кремния с планарной поверхностью. Однако в большом спектре технологических процессов создания полупроводниковых материалов используются кремниевые пластины с непланарной поверхностью, с весьма разнообразным нанорельефом, с наличием выступов и выемок.

Для создания зон электронной и/или дырочной проводимости в целях организации, например, каналов, истоков и стоков нанотранзисторов или других элементов больших интегральных схем, зачастую необходимо селективное легирование вертикальных и горизонтальных участков нанорельефа пластины.

Это может быть достигнуто методом ионной имплантации примесей с возможностью вариации угла наклона оси ионного ускорителя к поверхности подложки кремния.

Компьютерные эксперименты, являясь, по сравнению с физическими более мобильными и гораздо более дешевыми (если не считать затрат интеллектуальных усилий), с возможностью перебора сотен и даже тысяч вариантов, с быстрым и эффективным анализом их результатов, а также со способностью наращивания уровней используемых физико-математических моделей, играют все более и более возрастающую роль в дизайне новых полупроводниковых материалов.

В настоящей работе приводится краткое описание одного из сегментов программного комплекса NanoMod [2]. Этот сегмент используется для компьютерного моделирования легирования кремния. На основе этого моделирования проводится исследование влияния параметров технологического процесса (прицельного угла и энергии имплантации) на распределения концентраций легирующих примесей в кремниевой подложке.

 

 

1. Математическая формулировка задачи

 

Физико-математическая постановка задачи легирования кремния опирается на классическую формулировку процесса имплантации [3, 4]. В соответствии с экспериментальными данными и их теоретическим анализом предложены формулы распределения концентраций имплантируемых примесей в кремниевую подложку. В эти формулы (типа распределения Гаусса) входят эмпирические коэффициенты, которые зависят от параметров технологического процесса (типа и дозы имплантанта, энергии и прицельного угла имплантации) и определяют параметры внедрения примесей (глубину максимума концентрации и ширину гауссова распределения).

Подробно формулировка задачи (используемые уравнения и граничные условия) приведены в [5, 6]. Укажем, что цитируемые работы авторов находятся в свободном доступе на сайте SciShop.ru, раздел «Нано», подраздел «Научные публикации».

Кратко опишем функциональные особенности алгоритма решателя. Алгоритмы решателя учитывают несколько сценариев процесса. Первый из них – имплантант внедряется в кремний и остается в нем. Второй – имплантант внедряется в кремний, проходит через него и вылетает в свободное пространство. Третий сценарий аналогичен второму, но с последующим внедрением в другую часть подложки кремния. Последующие сценарии предусматривают ситуации (редко реализуемые в практических задачах) с пробитием имплантантом нескольких выступов нанорельефа поверхности. Следует отметить, что вторая ситуация часто имеет место при существенно непланарной поверхности с наличием высоких и тонких выступов нанорельефа и при больших значениях прицельного угла имплантации с целью легирования вертикальных участков поверхности.

Алгоритмы решения задач по первому сценарию достаточно стандартны и базируются на хорошо известных методах вычисления интегралов. Сценарии с вылетом имплантанта из участка кремния и последующим влетом в другой участок, с энергетическими потерями на пробитие поверхности (рассеивание и дифракция луча на поверхности пока не учитываются) реализуются алгоритмами «ноу-хау», здесь не приводятся и не анализируются.

 

 

2. Доступ к программному комплексу и организация вычислений

 

Численное решение задачи легирования кремния с непланарной поверхностью в программном комплексе NanoMod обеспечивает специализированный «Сегмент-3» раздела «Компьютерные вычисления-2».

Для работы с этим сегментом в режиме дистанционного доступа по сети Интернет необходимо:

– зайти на сайт Центра компьютерного моделирования SciShop.ru (рис. 1);

– нажатием кнопки «Центр-1» перейти в соответствующий сегмент ресурса, корневую страницу группы программных комплексов «Удар», «Поток», «Астра» и «Нано»;

– нажатием кнопки «Нано» перейти на базовую страницу этого раздела;

– по гиперссылке «Компьютерные вычисления-2» перейти на эту линию раздела «Нано»;

– нажатием кнопки «Сегмент-3» перейти на данную страницу.

 

Рис. 1. Главная страница Интернет-центра компьютерного моделирования (фрагмент)

Рис. 2. Страница (фрагмент) «Сегмент-3» линии «Компьютерные вычисления-2» раздела «Нано»

 

Эта страница содержит сценарий задания на проведение расчета, окна ввода цифровых параметров и клавишу «Запустить программу».

В сценарий включены два типа операций: операция травления ETCH базового материала для получения нанорельефа поверхности и операция имплантации IMPL легирующих примесей. В приведенном на странице сайта «Сегмент-3» (см. рис. 2) сценарий для получения нужного нанорельефа поверхности операция травления применяется 6 раз.

Число операций травления, равное шести, используется в режиме «по умолчанию» для формирования некоторого определенного нанорельефа. Посетитель сайта имеет возможность формировать свой нанорельеф, в том числе отключая часть операций ETCH.

Нажатием клавиши запуска производится формирование вычислительного задания и пересылка его в Суперкомпьютерный центр СО РАН.

В этом центре производится инициализация размещенных там процессорных систем комплекса NanoMod, исполнения задания (проведение расчета), запись решения в транспортный файл и его размещение на одном из ресурсов Интернета.

Адрес этого ресурса указывается клиенту на особой странице сайта, которая генерируется автоматически, без участия пользователя, после нажатия им клавиши «Запустить программу». По окончании решения и завершения системных операций клиент, нажав этот адрес, являющийся гиперссылкой, может получить решение в виде цифровых таблиц на странице «Вывод информации».

Гиперссылка «Вывести график», размещенная справа на плашке этой страницы, обеспечивает инициализацию графической системы GnuPlot и визуализацию полученного числового решения.

 

 

3. Входная и выходная информация

 

На странице «Сегмент-3» линии «Компьютерные вычисления-2» пользователь должен сформулировать конкретную задачу предметной области, введя цифровые значения параметров в программные сегменты MESH, SUBS, ETCH и IMPL.

Функционирование программного сегмента MESH (NX, NY, XMAX, YMAX, Y0, IM, AX, AY) определяется значениями восьми параметров. Параметры NX и NY есть значения числа узлов расчетной сетки по X- и Y-координатному направлению. Параметры XMAX и YMAX являются максимальными значениями соответствующих координат (их минимальные значения – нулевые). Параметр Y0 определяет Y-координату границы раздела «кремний-среда» (т.е. толщину подложки кремния) в начальный момент времени в стандартной постановке задачи. В различных задачах среда может быть вакуумом, воздухом, оксидантом и др. Параметр IM является управляющим параметром построения сетки: при IM = 0 строится неравномерная сетка, а при IM = 1 – равномерная сетка. При заказе на построение неравномерной сетки коэффициенты неравномерности по X и Y направлениям определяются соответственно параметрами AX и AY.

Все линейные размеры в этом и других сегментах должны задаваться в нанометрах (нм).

Функционирование программного сегмента SUBS (OR, PH, BO, AS) определяется значением 4 параметров. Параметр OR указывает пространственную ориентацию кристаллической решетки кремниевой подложки. Значение этого параметра равно значению индекса Миллера. Параметры PH, BO и AS являются значениями начальных концентраций фосфора, бора и мышьяка в базовой подложке. Эти значения должны задаваться в единицах см–3 (как наиболее употребительных).

Функционирование программного сегмента ETCH (XL, XR, DE, IM) определяется значением 4-х параметров:

XL, XRX-координаты (нм) соответственно левого и правого края области травления;

DE – глубина (нм) травления;

IM – индекс вытравливаемого материала.

Значения XL и XR должны лежать в области моделирования [0, Xmax], при этом должно выполняться условие XLXR.

Дно канавки травления (Y-координата первоначальной поверхности минус DE) не должно выходить за область моделирования Y = 0.

В настоящее время индекс IM может принимать значения 1 (травление кремния Si), 2 (травление диоксида кремния SiO2) или 4 (травление нитрида кремния Si3N4).

Программный комплекс позволяет проводить произвольное число операций травления. Для этого следует инициировать ETCH требуемое число раз в необходимых местах вычислительного сценария.

Функционирование программного сегмента IMPL (IP, DZ, EN, AL, IG) определяется значением 5 параметров:

• IP – индекс имплантанта (тип легирующей примеси);

• DZ – доза имплантанта (концентрация примеси в ионном ускорителе, см–3);

• EN – энергия ускорения (эВ) ионов легирующей примеси;

• AL – угол наклона имплантации (град) к горизонту Y = const, отсчитываемый от вертикали;

• IG – индекс режима имплантации.

В настоящее время индекс IP может принимать значения 1, 2 или 3 (имплантация мышьяка, бора или фосфора соответственно), а индекс IG – значения 0 или 1, соответствующие стандартному или усиленному (с дополнительным ускорением) режиму имплантации.

Параметр DZ может принимать любое неотрицательное значение.

Параметр EN может принимать любое неотрицательное значение. Для ориентировки укажем, что, очень осредненно, для внедрения в Si на глубину 1 нм требуется энергия от 0.2 до 1.5 эВ, в зависимости от имплантируемого элемента и его дозы. Параметр AL может принимать любые значения.

После решения задачи автоматически, без участия пользователя, формируются страницы цифровой и графической информации.

Страница цифровой информации содержит несколько таблиц, в которых размещаются исходные данные задачи (физические и алгоритмические параметры) и данные, полученные в результате решения. Эти данные сведены (в настоящее время) в 4 таблицы: матрицы материалов и значений концентраций легирующих примесей (фосфора, бора и мышьяка) в расчетной области (в узлах сетки).

Для комфорта восприятия данных значения в этих таблицах выводятся на экран монитора или на печать с некоторым интервалом выборки значений из узлов расчетной сетки. Шаг выборки (интервал) определяется пользователем. Интервал, равный 1, означает полный вывод информации.

Все цифровые данные снабжены необходимыми текстовыми комментариями.

Графическая информация является визуализацией цифровых данных – у каждой из четырех таблиц имеются графические аналоги, двумерные картины распределения материалов и концентраций примесей в них.

 

 

4. Результаты компьютерных исследований процесса легирования

 

Рассмотрим задачу легирования пластины кремния с непланарной поверхностью (рис. 3а), нанорельеф которой включает несколько выемок и выступов.

В вычислительном аспекте решение задачи определяется многопараметрической системой входных данных.

Исследуем результаты решения задачи для трех типов допинга: As, B и P и вариации физических параметров процесса: энергии имплантации  (параметр EN) и прицельного угла имплантации  (параметр AL).

Кратко проиллюстрируем результаты вычислений, без проведения физического анализа. На рис. 3–8 представлены результаты групп расчетов.

В группу сводились результаты трех расчетов. В каждой из этих групп варьировался только 1 основной параметр, при фиксированных остальных. Такой подход позволяет просканировать область изменения параметров в поисках их набора, оптимального для поставленных целей технологического процесса.

На этих рис. приведены: система координат  и распределения концентраций  мышьяка As, фосфора P и бора B в кремнии Si.

Имплантация фосфора. Рассмотрим результаты компьютерного моделирования имплантации фосфора P в кремний Si с непланарной поверхностью при вариации прицельного угла  и энергии имплантации .

На рис. 3а показана конфигурация (размеры в нм) базовой подложки Si с отфрезерованными в ней канавками. Этап технологического цикла операций с подобными конфигурациями часто имеет место при формировании полупроводниковых материалов с заданными электрофизическими свойствами НЭМС-узлов, в частности элементов трехзатворных нанотранзисторов SON-конструкций («silicon-on-nothing», см., например, [4]).

На рис. 3б и 3в показаны распределения  при значениях  и  соответственно.

При  допинг-примеси образуют узколокализованные домены с размерами порядка 5–10 нм и максимумами глубины внедрения около 7–8 нм (при данной энергии имплантации  эВ. Заметим, что в зонах глубоких траншей имплантант достигает нижнего края (дна) подложки.

 

 

Рис. 3. Имплантация фосфора P в подложку кремния Si с непланарной поверхностью. Конфигурация подложки (рис.а), распределения концентраций P в Si при значении прицельного угла имплантации 0° (б) и 60° (в). Энергия имплантации 5 эВ

 

 

 

Рис. 4. Имплантация фосфора P в подложку кремния Si с непланарной поверхностью. Распределения концентраций P в Si при значении прицельного угла имплантации 30° и энергии имплантации 5 эВ (рис.а), 10 эВ (б) и 15 эВ (в)

 

При имплантации под бо́льшим углом  (рис. 3в) допинг-домены, естественно, «разворачиваются» к направлению потока имплантанта.

При таком нанорельефе поверхности в подложке возникают теневые зоны. Так, в левом выступе Si концентрация P незначительна, а на бортах траншей и дне пластины концентрация  практически равна нулю.

Влияние энергии имплантации  при фиксированном прицельном угле  и том же нанорельефе поверхности иллюстрирует рис. 4. Возрастание  от 5 эВ (рис. а) до 10 эВ (рис. б) и далее, до 15 эВ (рис. в) существенно меняет картину распределения P в Si.

Меняется дислокация, размеры и интенсивность допинг-пятен. Так, в частности, при  эВ в центральном выступе образуется допинг-домен, хотя и небольшой интенсивности и размера, но достаточно заметное. При  эВ этот домен существенно размывается, а при  эВ центральный выступ вообще является «прозрачным» для потока имплантанта, который «проходит его насквозь» и дислоцируется в левом сегменте конфигурации подложки.

Концентрация P в левом сегменте существенно зависит от  и меняется от небольшого домена (рис. а) до образования обширной зоны (рис. в).

Правый сегмент конфигурации подложки, как незатемняемый, более консервативен по отношению к вариации : допинг-домен здесь имеет примерно одинаковые размеры, но, естественно, при увеличении  смещается вглубь подложки вплоть до самого ее дна (рис. в).

В заключение отметим, что функция  определяет наличие или отсутствие в Si зон повышенной электропроводности, в которых возможна организация, например, каналов нанотранзисторов.

Имплантация бора и мышьяка. Имплантация химических элементов в существенной мере определяется атомным весом имплантируемого элемента.

Так, при одной и той же энергии имплантации глубина внедрения бора B (атомный вес 10.8) больше, чем у фосфора P (атомный вес 31) и, тем более, мышьяка As (атомный вес 74.9).

На рис. 5 и 6 приведены распределения концентраций соответственно B и As при их допинге в подложку Si с непланарной поверхностью при значении прицельного угла , дозе имплантанта  см–3 и вариации энергии имплантации  от 1 эВ до 15 эВ. Рассмотрим распределение концентраций в сегментах нанорельефа поверхности.

 

 

Рис. 5. Имплантация бора B в подложку кремния Si с непланарной поверхностью. Распределения концентраций B в Si при значении прицельного угла имплантации 30° и энергии имплантации 1 эВ (рис.а), 3 эВ (б) и 5 эВ (в)

 

 

 

Рис. 6. Имплантация мышьяка As в подложку кремния Si с непланарной поверхностью. Распределения концентраций As в Si при значении прицельного угла имплантации 30° и энергии имплантации 5 эВ (рис.а), 10 эВ (б) и 15 эВ (в)

 

Максимум концентрации B находится в правом сегменте на глубине около 5 нм при  эВ (рис. 5а), смещается на глубину 10 нм при  эВ (рис. 5б) и достигает глубины около 14 нм при  эВ (рис. 5в). Отметим, что ширина допинг-доменов существенно увеличивается с ростом .

Максимум концентрации As дислоцируется на глубине около 6 нм, 12 нм и 15 нм при имплантации со значительно большей энергией 5 эВ, 10 эВ и 15 эВ (рис. 6а, 6б, 6в соответственно). При этом ширина допинг-доменов As заметно меньше, чем у допинг-доменов B.

Необходимо отметить, что ширина допинг-доменов есть термин достаточно приближенный, опирающийся в данном случае на визуальное восприятие полученных численных результатов, что по цифровым шкалам соответствует областям, в которых концентрация примесей составляет более половины от максимальной. Следует также отметить, что для расчетов со значением  визуально очень хорошо просматриваются теневые зоны подложки (левые края выступов), где концентрации примесей минимальны.

Допинг донорных и акцепторных примесей: сравнительный анализ. Проведем анализ результатов имплантации примесей акцепторного (бор B) и донорных (фосфор P, мышьяк As) типов в подложку кремния Si с непланарной поверхностью при равных значениях всех определяющих параметров. На рис. 7, 8 показаны распределения концентрации B (рис. а), P (рис. б) и As (рис. в) при следующих значениях параметров технологического процесса – дозе имплантации  см–3, энергии имплантации  эВ и прицельном угле имплантации  (рис. 7) и  (рис. 8).

Отметим, что, естественно, при высоком значении  в нанорельефе поверхности имеются весьма протяженные теневые зоны, существенно большие, чем при умеренных значениях . В тень имплантации попадают дно и правые борта канавок на всем их протяжении, а также нижние части левых бортов канавок. Наличие теневых зон существенно меняет картину распределения примесей B, P и As в Si. Эти распределения весьма отличаются друг от друга даже при одном и том же значении  для различных типов примесей.

 

 

Рис. 7. Имплантация бора B, фосфора P и мышьяка As в подложку кремния Si с непланарной поверхностью. Распределения концентраций B (рис.а), P (б) и As (в) в Si при значении прицельного угла имплантации 30° и энергии имплантации 5 эВ

 

 

 

Рис. 8. Имплантация бора B, фосфора P и мышьяка As в подложку кремния Si с непланарной поверхностью. Распределения концентраций B (рис.а), P (б) и As (в) в Si при значении прицельного угла имплантации 60° и энергии имплантации 5 эВ

 

Так, допинг-домены B (рис. 7а), особенно в правом сегменте нанорельефа, являются наиболее обширными и «размытыми» с максимумом около  см–3, лежащим на глубине примерно 15 нм от поверхности в точке расчетной области с координатами  и .

Допинг-домены As (рис. 7в) существенно более локализованы и имеют форму не «размытых» пятен, как у B, а достаточно узких полос, в которых максимум достигает значений  см–3 на отрезках (20–26, 30) в левом сегменте, (45–55, 38) в центральном сегменте, (85–100, 20) в правом сегменте нанорельефа.

Допинг-домены P (рис. 7б) занимают промежуточное положение между доменами B и As: по форме они ближе к B-доменам, но узколокализованы, как As-домены. Максимумы концентрации P располагаются в двух зонах с центрами  и  и примерно равны  см–3.

Результаты процесса легирования под высоким прицельным углом  (рис. 8) заметно отличаются от результатов имплантации при . Как анализировалось выше, при увеличении , при остальных равных параметрах, глубина внедрения имплантанта уменьшается. Это также имеет место и для имплантации примесей в кремний с непланарной поверхностью.

В особенности это заметно при имплантации бора (при сравнении рис. 7а и 8а). Допинг-домен B с максимумом концентрации изменил дислокацию с правого сегмента нанорельефа на его центральный выступ. При этом средняя линия данного домена наклонена к оси  под углом , то есть, естественно, перпендикулярна направлению потока имплантанта. Второй (по максимуму) домен B расположен в правом столбце нанорельефа.

Допинг-домены P и As также дислоцируются в центральном и правом столбцах подложки Si. Их размеры меньше размеров доменов B, но значения максимумов концентраций выше: у B см–3, у P см–3, у As см–3 (рис. 8а, 8б, 8в соответственно).

Полученные выше результаты коррелируют с физикой явления, однако конкретные численные значения могут быть получены только в результате компьютерного моделирования.

Таким образом, компьютерные эксперименты позволяют, при наличии эффективно функционирующего программного комплекса, провести исследования и определить оптимальные параметры технологического процесса легирования для создания допинг-доменов донорных и/или акцепторных примесей в определенных зонах подложки кремния с непланарной поверхностью.

Миниатюризация наноструктур: проблемы математического моделирования. Совершенствование промышленного производства электроники и переход за последние 5 лет от 130 нм-технологий к 90 нм-, 65 нм-, 45 нм-, 32 нм- и к 22 нм-технологиям ставят новые и весьма сложные проблемы математического моделирования электрофизических, термохимических и механических процессов, используемых в этих технологиях, в рамках модели сплошной среды.

Так, размер расчетной области задачи R, как правило, составляет уже около 100 нм (в разных координатных направлениях по-разному, в зависимости от формулировки задачи).

Выпишем некоторые физические характеристики кремния Si (при температуре около 300 град. К и давлении 1 атм):

– 12 нм, длина волны де Бройля (L1);

– 0.54 нм, шаг кристаллической решетки (L2);

– 0.12 нм, размер атома по Мелвину–Хьюзу (L3).

Сопоставляя значения R со значениями L1, L2 и L3, можно сделать некоторые важные выводы.

Во-первых, поскольку R больше L1 (условная граница начала проявления квантовых эффектов Si), существенно больше L2 и много больше L3, то модель сплошной среды достаточно (пока еще) справедлива и применима.

Во-вторых, однако, имеет место следующее. Пусть при расчете используется сетка в N узлов. Тогда шаг сетки d = R / N. При R = 100 нм и N = 100 имеем d = 1 нм. Таким образом, шаг сетки d меньше L1, сравним с L2 и больше L3.

При стремлении увеличить точность расчета в «классических» случаях (бифуркационные ситуации оставим в стороне) следует увеличить N, например, до 1000 узлов. В этом случае шаг сетки d равен 0.1 нм, сравним с размером атома кремния L3 и впятеро меньше L2, т.е. при построении сетки каждые 4 узла из 5 попадают в межатомное пространство кристаллической решетки.

Таким образом, становится неопределенным, какой именно процесс моделируется. Вообще говоря, эти рассуждения не вполне корректны, поскольку при использовании модели сплошной среды предполагается «усреднение» вещественной субстанции, в которой нет ни атомов, ни их группировок в решетке, и где можно формулировать непрерывную дифференциальную задачу, в которой процессы описываются дифференциальными уравнениями, например, диффузии, с эмпирическими коэффициентами, полученными из реалий (стандартный или напряженный кремний, температура и т.п.).

Дискретизация непрерывной задачи (построение вычислительного алгоритма), естественно, вносит свои проблемы (аппроксимация, сходимость, единственность решения). Однако эти проблемы носят совершенно другой характер и не имеют ничего общего с проблемами адекватности модели сплошной среды в отношении к реальным процессам. Резюмируя вышесказанное, можно констатировать следующее. В целом модель сплошной среды на размерах 100 нм еще достаточно корректна, но локальное моделирование структур уже требует специального анализа и осторожности при интерпретации полученных численных результатов.

Современные технологии позволяют создавать наноструктуры с размерами элементов менее 10 нм. Так, в нанотранзисторах применяются двухслойные подзатворные диэлектрики. Первый слой – термический диоксид кремния SiO2 толщиной 1 нм и менее. Второй слой – нитрид кремния Si3N4 (или смесь оксида и нитрида) имеет примерно аналогичную толщину. При таких размерах точность расчета электрофизических процессов в рамках модели сплошной среды становится весьма сомнительной. Требуется использование более сложных физико-математических моделей и реализующих их вычислительных алгоритмов. Переход же к квантово-механической модели, с необходимостью построения операторов Гамильтона и решения уравнения Шредингера, потребует создания новых теоретических методов, вычислительных алгоритмов и применения суперкомпьютеров высокой мощности.

 

 

 

Заключение

 

В работе проведено компьютерное моделирование одного из важных технологических процессов, применяемых при конструировании новых полупроводниковых материалов с заданными электрофизическими свойствами, – процесса имплантации легирующих примесей в базовую подложку кремния с непланарной поверхностью.

Исследовано влияние параметров процесса (прицельного угла и энергии имплантации) на распределения концентраций примесей фосфора, бора и мышьяка в кремнии.

 

 

Упражнения после чтения

 

1. Зайдите на сайт Центра и выполните все действия по запуску программного комплекса.

2. При всех (кроме одного) заданных «по умолчанию» параметрах измените в отдельных пусках один из алгоритмических параметров:

– число узлов сетки;

– размер области расчета.

Определите влияние изменений на время исполнения расчета.

3. Проведите циклы экспериментов по травлению материала с целью получения различных видов нанорельефа поверхности:

– проварьируйте в обращениях к оператору ETCH глубину травления (параметр DE), в том числе с нулевым значением;

– проварьируйте в различных командных строках левую (XL) и правую (XR) границы локальных зон травления;

– измените тип протравливаемого материала (IM) с 1 (кремний) на другое значение (2, оксид кремния, или 4, нитрид кремния). Убедитесь, что травление не происходит;

– сформируйте нанорельеф с единственным выступом и проварьируйте его высоту;

– сформируйте нанорельеф с единственной траншеей и проварьируйте ее глубину.

Проанализируйте получаемые нанорельефы кремния. Очень важно: при формировании задания контролируйте выход зон травления по глубине за расчетную область, поскольку в данной образовательной версии комплекса (free soft) отключены системы контроля за выходом вводимых параметров за диапазоны их возможного изменения и отсутствует предупреждение об этом вычислителя.

4. Проведите следующие параметрические циклы экспериментов. Выберите один из физических параметров (энергия имплантации EN, угол имплантации AL, доза имплантанта DZ) в качестве варьируемого при фиксированных остальных:

– вариация EN, фиксированные AL и DZ;

– вариация AL, фиксированные EN и DZ;

– вариация DZ, фиксированные EN и AL

для какого-либо одного и того же типа имплантанта (фосфора P, бора B, мышьяка As). Проанализируйте последовательное изменение результатов.

5. Смените тип имплантанта IP = 1, 2, 3  (As, B, P) и проведите аналогичные циклы экспериментов. Проанализируйте отличия результатов (глубину внедрения примеси, положение максимума концентраций, ширину допинг-доменов) при одних и тех же значениях EN, AL и DZ.

6. Составьте «двумерную» графическую базу данных с упорядоченной вариацией EN и DZ для каждого IP. При этом контролируйте вылет имплантанта за пределы расчетной области.

 

 

Список литературы

 

1. Тарнавский Г.А. Дистанционное обучение. Легирование кремния: компьютерное моделирование в режиме удаленного доступа // Наука и образование (электронное научно-техническое издание). 2009, октябрь. ╧02. http://technomag.edu.ru/doc/132546.html

2. Тарнавский Г.А., Жибинов С.Б., Алиев А.В., Тарнавский А.Г. Современные информационные технологии в наноэлектронике: прямое компьютерное моделирование процессов производственного цикла создания новых полупроводниковых материалов // Инфосфера. 2007. ╧35. С.48–50.

3. Furikawa S., Matsumura H., and Ishiwara H. Theoretical consideration on lateral spread of implanted ions // Jap. J. Appl. Phys. 1972. V.11, No.2. P.134–142.

4. Monfray S., Skotnicki T., Tavel B., Morand Y., Descombes S., Talbot A., Dutarte D., Leverd F., Le Friec Y., Palla R., Pantel R., Haond M., Nier M.-E., Vizioz C., Louis D. Highly-perfomant 38 nm SON (Silicon-On-Nothing) P-MOSFETs with 9 nm-thick channels // IEEE SOI Conference Proc. 2002. P.22–25.

5. Тарнавский Г.А., Анищик В.С. Инструментарий NanoMod компьютерной поддержки проектирования наноструктурированных полупроводниковых материалов // Вычислительные методы и программирование. 2009. Т.10. Раздел 2. С.34–50.

6. Тарнавский Г.А., Анищик В.С. Решатели процессорной системы программного комплекса NanoMod // Нано- и микросистемная техника. 2009. ╧4. С.6–13.

Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2022 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)