3.4. Построение эскизов одномерных распределений примеси в вертикальных сечениях затвора и стока-истока.

Используя известные геометрические размеры, глубины и концентрации примеси во всех областях транзистора, эскиз ожидаемого результирующего распределения примеси (разности концентраций донорной и акцепторной примесей N=|N_d−N_a|) в каждом из основных вертикальных сечений рассматриваемого прибора.

Вид полученных распределений для n-МОП-транзистора и p-МОП-транзистора показаны на рисунках 3.4.1 и 3.4.2 (приложение).

А) Эскиз результирующего распределения примеси n-МОП-транзистора в вертикальном сечении в области стока-истока.

Б) Эскиз результирующего распределения примеси n-МОП-транзистора в вертикальном сечении в области затвора.

В) Эскиз результирующего распределения примеси p-МОП-транзистора в вертикальном сечении в области затвора.

Г) Эскиз результирующего распределения примеси p-МОП-транзистора в вертикальном сечении в области стока-истока.

3.5. Определение режимов операций технологического маршрута.

На данном этапе проекта определяются конкретные режимы операций технологического маршрута. Для этой цели используется система приборно-технологического моделирования TCAD.

3.5.1. Определение режимов формирования кармана.

Для обоснованного выбора режимов формирования кармана необходимо рассчитать зависимость параметров области кармана (N_карм, X_j карм) от дозы легирования и времени отжига кармана. Для этого проводится одномерное моделирование процесса создания кармана в вертикальном сечении в области затвора транзистора. Для технологического моделирования используется программа DIOS из пакета TCAD.

КМОП-структура содержит один p-карман глубиной X_jкарм = 4 мкм и концентрацией на поверхности N_карм = 1*10¹⁷ см^-3. Основные технологические операции, необходимые для моделирования процесса создания p-кармана (из проекта полного технологического маршрута) следующие:

• выбор типа подложки:

n-тип (N_п = 1*10¹⁵ см^-3), кристаллографическая ориентация поверхности (100);

• окисление:

1000 °С, 30 мин;

• имплантация:

B, E = 20 кэВ, D= 2*10¹³ см^-3;

• отжиг (разгонка) карманов:

диффузия: 1200 °С, 25 мин, окисляющая среда – O₂;

диффузия: 1200 °С, 50 мин, нейтральная среда – N₂;

• удаление всего SiO₂ до Si;

В результате моделирования получено следующее:

[um] [nm] RS [ohm/sq] model [/cm3]

0.4800

0.0681 411.9 Gas

-0.0564 124.5 Ox

-4.0557 3999.3 p-Si 1187.5 Masetti -1.00550E+17

-10.0000 5944.3 n-Si 8693.7

Концентрация примеси у поверхности подложки N_карм=1,00550*10¹⁷ см^-3 и глубина залегания n-кармана X_jкарм = 3999,3 нм.

3.5.2. Определение режимов формирования подзатворного оксида.

В соответствии с вариантом технического задания толщина подзатворного оксида МОП-транзисторов d_ок = 33 нм. Основными параметрами технологической операции окисления кремния (часто эту операцию называют подзатворным окислением), необходимыми для одномерного моделирования процесса создания подзатворного оксида (из проекта полного маршрута), являются температура и время окисления, а также состав и давление окисляющей среды в процессе окисления.

Основные технологические операции для определения режима формирования подзатворного оксида:

• выбор типа подложки:

n-тип (N_п = 1*10¹⁵ см^-3), кристаллографическая ориентация поверхности (100);

• окисление:

994 °С, 34 мин;

Результат моделирования при T=994°С и времени окисления 34 мин:

[um] [nm] RS [ohm/sq] model [/cm3]

0.4800

0.0175 462.5 Gas

-0.0156 33.0 Ox

-10.0000 9984.4 n-Si 4784.8 Masetti 1.04654E+15

Необходимо, чтобы окисел был с наименьшим количеством дефектов и качественный. Слои SiO₂, полученные в сухом кислороде, очень прочные и имеют высокую плотность поверхностных состояний.

Для получения d_ок = 33 нм необходимо проводить окисление в сухом кислороде в течение 34 минут при температуре 992 °С.