3.5.4. Определение режимов формирования стока-истока.

С учетом проведенных расчетов технологический маршрут создания n- и p-МОП-транзистора в вертикальном сечении стока прибора имеет вид:

• 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^-2;

• отжиг (разгонка) карманов:

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

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

• удаление всего SiO₂ до Si;

• окисление:

1000 °С, 30 мин;

• корректировка порогового напряжения n-МОП-транзистора:

имплантация: P, E=20 кэВ, D=8,97*10¹² см^-2;

• корректировка порогового напряжения p-МОП-транзистора:

имплантация: P, E=30 кэВ, D=1,16*10¹² см^-2;

• удаление всего SiO₂ до Si;

• создание подзатворного SiO₂ толщиной 33 нм:

992 °С, 34 мин, O₂;

• создание n+-Si*-затвора:

нанесение n+-поликремния: 0.8 мкм, P, 10²⁰ см^-3;

• создание p+-Si*-затвора:

нанесение p+-поликремния: 0.8 мкм, B, 10²⁰ см^-3;

• создание спейсеров: окисление:

850 °С, 20 мин, O_2;

• создание n+- и p+-истоков и стоков транзистора:

имплантация: P, E= 55 кэВ, D= 1,5*10¹⁵ см^-2;

имплантация: B, E= 20 кэВ, D= 2,3*10¹⁵ см^-2;

• окисление: 900 °С, 15 мин, O₂.

Распределение примеси в области вертикального сечения стока n-МОП-транзистора приведено на рисунке 3.5.4.1 и p-МОП-транзистора на рисунке 3.5.4.2.

Рисунок 3.5.4.1 - Расчетное распределение примеси в области вертикального сечения стока n-МОП-транзистора

Рисунок 3.5.4.2 - Расчетное распределение примеси в области вертикального сечения стока p-МОП-транзистора

3.6. Двухмерное моделирование технологического маршрута создания

n-МОП-транзистора и p-МОП-транзистора.

Перед проведением двухмерного моделирования n-МОП-транзистора и p-МОП-транзистора необходимо составить технологический маршрут создания прибора на основе полного эскизного маршрута КМОП-структуры и проведенных ранее расчетов и исследований. Такой маршрут имеет следующий вид:

• 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^-2;

• отжиг (разгонка) карманов:

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

диффузия: 1200 °С, 55 мин, нейтральная среда – N₂;

• удаление всего SiO₂ до Si;

• окисление:

1000 °С, 30 мин;

• корректировка порогового напряжения n-МОП-транзистора:

имплантация: P, E=20 кэВ, D=8,97*10¹² см^-2;

• корректировка порогового напряжения p-МОП-транзистора:

имплантация: P, E=30 кэВ, D=1,16*10¹² см^-2;

• удаление всего SiO₂ до Si;

• создание подзатворного SiO₂ толщиной 33 нм:

992 °С, 34 мин, O₂;

• создание n+-Si*-затвора:

нанесение n+-поликремния: 0.8 мкм, P, 10²⁰ см^-3;

• создание p+-Si*-затвора:

нанесение p+-поликремния: 0.8 мкм, B, 10²⁰ см^-3;

• создание n-LDD-областей:

имплантация: P, E=60 кэВ, D=3*10¹³ см^-2;

• создание p-LDD-областей:

имплантация: B, E=20кэВ, D=3*10¹³ см^-2;

• создание спейсеров:

нанесение оксида толщиной 0,4 мкм;

ПХТ оксида на 0,427 мкм;

окисление: 850 °С, 20 мин, O_2;

• создание n+- и p+-истоков и стоков транзистора:

имплантация: P, E=55 кэВ, D=1,5*10¹⁵ см^-2;

имплантация: B, E=20 кэВ, D=2,3*10¹⁵ см^-2;

• окисление: 900 °С, 15 мин, O₂.

Командные файлы показаны в приложении к данному курсовому проекту.

Результаты моделирования технологического процесса создания n-МОП-транзистора представлены на рисунке 3.6.1 и p-МОП-транзистора на рисунке 3.6.2.

Рисунок 3.6.1 - Расчетное распределение результирующей примеси в структуре исследуемого n-МОП-транзистора

Эскиз n-МОП-транзистора построен в соответствии с требованиями ТЗ и с учётом всех измерений проведённых в одномерном моделировании.

Рисунок 3.6.2 - Расчетное распределение результирующей примеси в структуре исследуемого p-МОП-транзистора

Эскиз p-МОП-транзистора построен в соответствии с требованиями ТЗ и с учётом всех измерений проведённых в одномерном моделировании.

Структура для электрофизического моделирования показана для n-МОП-транзистора на рисунке 3.6.3 и для p-МОП-транзистора на рисунке 3.6.4.

Рисунок 3.6.3 - Структура n-МОП-транзистора для электрофизического моделирования.

Рисунок 3.6.4 - Структура p-МОП-транзистора для электрофизического моделирования.

Для определения порогового напряжения n-МОП-транзистора необходимо рассчитать проходную ВАХ транзистора (I_С(U_ЗИ)) при U_ЗИ ≥ 0 и U_СИ = 0,1 В, а для p-МОП-транзистора при U_ЗИ ≤ 0 и U_СИ = -0,1 В.

Перед расчетом следует задать величину плотности поверхностных состояний границы раздела оксид – кремний.

Расчетная ВАХ n-МОП-транзистора показана на рисунке 3.6.5, p-МОП-транзистора на рисунке 3.6.6.

Так как исследуемая структура представлена в виде двухмерной (а не трехмерной) структуры, то все токи транзистора имеют размерность А/мкм (считается, что размер структуры по оси Z равен 1 мкм).

В результате моделирования для n-МОП-транзистора получено пороговое напряжение 0,722 и для p-МОП-транзистора равное -0,785.

Рисунок 3.6.5 - Расчетная проходная ВАХ n-МОП-транзистора

Рисунок 3.6.6 - Расчетная проходная ВАХ p-МОП-транзистора

Для достижения нужного значения U_пор была проведена дополнительная корректировка порогового напряжения n- и p-МОП-транзисторов. Требуется уменьшить дозу подлегирования канала p-МОП-транзистора до 1,06*10¹² см^-2 и n-МОП-транзистора до 8,9*10¹² см^-2.

В результате получено пороговое напряжение n-МОП-транзистора равное 0,705 В и p-МОП-транзистора равное -0,701 В.