Образование пар ионов

1. Образование пар ионов.

Диффузия фосфора является эффективным методом геттерирования. Профиль распределения таких примесей, как медь, которая в основном находится в междоузлиях в решетке нелегированного кремния и диффундирует по межузельному механизму, принимает форму диффузионного профиля распределения фосфора. Атомы меди занимают положения в узлах кристаллической решетки кремния в области, легированной фосфором, а затем захватываются вакансиями, расположенными около атомов фосфора, образуя пары Р+Сu3- . Энергия связи и коэффициент диффузии ионных пар определяются обоими ионами.

2. Геттерирование с использованием нарушенных слоев.

Геттерируюшее действие дефектов было исследовано с использованием пескоструйной обработки, механического абразивного воздействия ультразвуком или шлифованием. Особенности дефектов зависят от концентрации и вида имплантированных частиц.

Оптимальная температура геттерирования определяется для каждого конкретного случая. Время жизни неосновных носителей в слое, имплантированном аргоном, существенно увеличивается после отжига при температуре 850 С.

3. Внутреннее геттерирование

Геттером может служить преципитаты SiOx и комплексы дислокаций, присутствующие в объеме кремниевой подложки после предварительной имплантации в нее кислорода. Воздействие этих преципитатов на дислокации приводит к тому, что последние действуют в качестве стока для примесей тяжелых металлов, тогда как поверхностные области становятся свободными от дефектов.

Эффекты, используемые в технологии СБИС

При высокой дозе имплантированного азота скорость окисления кремния уменьшается из-за образования нитрида кремния, тогда как появление дефектов, вводимых при имплантации B, Ar, As, Sb может привести к увеличению скорости окисления. С помощью этих эффектов можно изменять толщину окисла в различных областях приборов СБИС.

В другом случае окислы с поврежденной поверхностью используются для уменьшения толщины маски по краям вытравленных в маске окон, при этом поверхностная область стравливается быстрее, чем бездефектные участки.

 

 

2.   Постановка задачи.

 

Постановка задачи заключается в разработке программного обеспечения, которое необходимо, чтобы наглядно представить и понять, а также самому принять неотъемлемое участие в процессе расчета основных явлений при ионной имплантации.

1.       По числу компонентов, заданной массе атомов, собственной концентрации атомов в кристалле, зарядам ядер ионов и атомов мишени, необходимо сделать расчет, конечным результатом которого послужит графическое представление расчета (зависимость концентрации примеси от глубины проникновения иона).

Рис. 1.1. Окно заставки

Далее следует окно, в котором пользователь должен будет выбрать тип решаемой задачи (Рис. 1.2.).

Рис. 1.2. Выбор требуемой задачи (в данном случае выбрана задача №1)

Затем появляется окно, в котором пользователю необходимо ввести все необходимые данные, для ее реализации (Рис. 1.3.).

Затем выводится окно, в котором представлены результаты расчета (Рис. 1.4.).

 

Конечным результатом данной задачи является форма с отчетом, показанная в приложении.

2.       Расчет профилей распределения концентрации внедренных примесей в структурах с двойной имплантацией. Расчет производится путем использования данных из предыдущей задачи, а также имеется набор новых данных: энергия акцепторов, доза и все тоже самое для доноров. Конечным результатом является расчет глубины залегания p-n перехода и построение графической зависимости на основе рассчитанных данных.

Также, при выборе задачи №2 из меню заставки (см. Рис. 1.2.), появляется окно для ввода необходимых данных (Рис. 2.1.).

Рис. 2.1. Окно ввода данных (задача№2)

Затем выводится окно, в котором представлены результаты расчета (Рис. 2.2.).

Рис. 2.2. Результаты расчета задачи№2

3.       Расчет ионно-имплантированных структур с покрытием и без покрытия.

Ö    Данная задача находится еще в проекте!

 

 

3.   Математическая модель.

Задача№1:

 

Глубина проникновения в вещество характеризуется пробегом. Траектория отдельных ионов в кристалле подобны ломанным линиям, каждый прямолинейный участок и полная длина которых отличаются друг от друга. Вся совокупность пробегов отдельных ионов группируется по закону нормального распределения случайной величины со значением среднего полного пробега R и среднеквадратичным отклонением пробега DR. Практическую важность имеет средний нормальный пробег R_p – проекция траектории среднего полного пробега на направление первоначальной скорости иона и его среднеквадратичное отклонение DR_p. Для расчета среднего полного пробега R (см) иона с энергией Е (эВ) используют формулы, в которых энергия и пробег выражены в безразмерных единицах e и r соответственно:

Здесь L-нормирующий множитель пробега, см^-1; F-нормирующий множитель энергии, 1/эВ.

Радиус экранирования заряда ядра атомными электронами (см):

Коэффициент передачи ионом с массой М₁ атому с массой М₂ максимально возможной энергии при лобовом столкновении:

Коэффициенты, учитывающие торможение, обусловленное ядерным электронным взаимодействием:

Параметры, учитывающие торможение, обусловленные ядерным взаимодействием, с=0.45, d=0.3.

Собственная концентрация атомов в кристалле N₂, см^-3, заряды ядер иона Z₁, атомов мишени Z₂.

Профили распределения концентрации внедренных ионов определяются характером распределения средних нормальных пробегов по глубине облученного слоя. Пучок ионов, попадая в такие вещества, испытывает случайные столкновения с атомами, и распределение пробегов описывается законом распределения случайной величины. Аналогичная ситуация наблюдается и в монокристаллах, если ионный пучок попадает на произвольную ориентированную поверхность пластины относительно кристаллографических направлений с малыми индексами, например вдоль оси (763). Такое внедрение называют не ориентированным. В этом случае профиль внедренных атомов описывается, как и для аморфных веществ, кривой Гаусса:

Максимум концентрации примеси в отличие от случая введения ее методом диффузии залегает не на поверхности, а на глубине x=R_p:

Задача№2:

К примеру, для создания транзистора типа n-p-n в эпитаксиальный слой с электропроводностью n- типа производят последовательную имплантацию ионов акцепторной примеси с энергией Е_а и дозой N_а для формирования базовой области и ионов донорной примеси с энергией Е_д и дозой N_д для формирования эмиттера, причем R_pa>R_pd, а C_{max a} < C_{max d}. Суммарное распределение примеси описывается выражением:

Глубину залегания коллекторного перехода определяем из условия:

откуда

где

Глубину залегания эмиттерного перехода с учетом того, что С(X_jэ) >>C_b, определяем из условия:

откуда

где

4. Программное обеспечение:

Разработанная расчетно-информационная система предназначена для работы в среде Windows. Windows разработана корпорацией Microsoft, дата первого поступления в продажу 1995 год и крупнейшие мировые компании организовали выпуск различных приложений, использующих богатые возможности новой операционной системы.

Эффективность работы компьютера определяется не только его аппаратным обеспечением: моделью процессора, размерами жесткого диска, оперативной памяти и т. п., но и установленной на нем оперативной системой. Оперативная система это программа, которая осуществляет управление всеми устройствами компьютера и процессом обработки на нем информации.

Windows 95/98 представляет собой высокопроизводительную, многозадачную и многопоточную 32-разрядную операционную систему с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями. Она работает в защищенном режиме и предназначена для настольных и персональных компьютеров. Операционная система Windows позволяет более полно использовать потенциал персонального компьютера.

Многозадачность означает, что можно работать с несколькими программами одновременно. Многопоточное выполнение отдельной задачи позволяет при задержке в выполнении одного потока работать со следующим. Под потоком подразумевается последовательность команд, составляющих отдельную частную задачу, решаемую внутри общей задачи (процесса).

Операционная система разработанная фирмой Microsoft обеспечивает большое количество возможностей и удобств для пользователей. Широкое распространение Windows сделало ее фактически стандартов для IBM PC совместимых компьютеров.

Поставщики программного обеспечения для ряда отраслей промышленности переходят на Windows 95, сокращая разработки для MS-DOS.

Кратко перечислю основные преимущества Windows 95 по сравнению с широко распространенной операционной системой MS-DOS:

*           возможность параллельного (независимого) выполнения программ одновременно;

*           легкость переключения из одной программы в другую;

*           автоматизация обмена информации между различными программами, например, рисунок , полученный в графической программе, можно легко вставить в текст, созданный с использования текстового процессора;

*           облегчение доступа к программам и документам за счет использования раскрывающихся меню;

*           нет необходимости запоминать имена программ и документов, так как для их обозначения используются графические символы-значки;

*           увеличения объема памяти за счет использования свободного пространства на жестком диске;

*           защищенность прикладных программ друг от друга в случае некорректных действий одной из них.

Для разработки приложений существуют три варианта Delphi:

1. Client/Server Suite - средство создания приложений, рассчитанное на использование в организациях, где требуются высокопроизводительные, масштабируемые приложения, которые используют данные хранимые средствами управления серверами.

2.   Desktop - предназначен для индивидуальных программистов.

3.   Developer - ориентирован на профессиональных разработчиков.

Для реализации поставленной задачи мною был использован продукт фирмы Borland Delphi Developer версии 3.0. Delphi 3.0 представляет собой 32-битовую версию популярного средства разработки приложений для Windows 95/ Windows NT.

Выбор определялся сравнением характеристик вариантов Delphi. Наиболее приемлемые для создания расчетно-информационной системы оказались именно у Delphi Developer 3.0.

5. Техническое обеспечение:

 

В результате расчета и компьютерного программирования использовалось руководство пользователя: «Программирование в среде Delphi 4.0”, автор Архангельский.

6.   Результаты расчета:

 

Результаты расчета представлены в ПРИЛОЖЕНИИ…

7.    Заключение:

 

В данном программном проекте представлены задачи, которые удовлетворяют всем правилам и параметрам расчетов процесса ионной- имплантации, а также представлены в наглядном виде все процессы расчета данных структур, указанных в дипломном проекте.

8.    Литература:

 

1.   Архангельский «Программирование в среде Delphi 4.0».

2.   А. И. Курносов, В. В. Юдин «Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем».

3.   Программирование в среде Turbo Pascal v. 7.0.