离子注入工艺仿真

离子注入作为半导体常用的掺杂手段 , 具有热扩散掺杂技术无法比拟的优势 。列表对比

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掺杂原子被动打进到基板晶体内部 , 但是它是被硬塞进去的 , 不是一个热平衡下的过程 , 杂质一般也不出在晶格点阵上 , 且离子轨迹附近产生很多缺陷 。如下图 , 

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但是离子注入之后也是需要二次退火的 , 退火的目的一是去除缺陷 , 二是让掺杂的原子能够进入到晶格里面去 , 让其处于激活状态 。感兴趣的可以查阅半导体书本学习 , 推荐一本卡哇伊的半导体书 , 日本人画的 , 估计是一位热爱画漫画的微电子专业的学生画的 , 萌妹子+知识点画的很生动 。
如何做好离子注入 , 可以通过以下公式计算得到 。

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公式计算有点伤脑细胞啊 , 大家可以学习一下
《Silvaco TCAD工艺仿真离子注入、扩散、淀积和刻蚀》这本课
TCAD有专门针对工艺仿真的功能 。减少了实际试验的盲目 。

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上图是注入的参数选择窗口(Linux系统版本采用这个窗口)

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例如我们模拟不同硼离子注入角度的效果

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如上图 , 在晶向(110)的硅片上注入B离子 , 角度不同得到的注入深度对应的离子浓度不同 。在这里我们就可以清楚的得到 , 离子在哪个深度的浓度最大 。
附仿真代码:
go athena
line x loc = 0.0spacing=0.02
line x loc = 0.5spacing=0.02
line y loc = 0spacing = 0.02
line y loc = 0.6spacing = 0.05
个人备注哈:#后面的都是语句解释 , 不会运行 。解释一下line语句 , Line是表示定义网格 , 进行二位的定义 , Loc是Location的简写 , spacing是loc处临近网格的间距 , 二者默认单位都是um 。其实就是定义一个仿真范围 , 而且spacing越小仿真的约细 。
init
structure outfile=origin_STR.str
go athena
init infile=origin_STR.str
implant boron energy=35 dose=1.e13 tilt=0 rotation=0 print.mom
save outfile=titl_0.str
init infile=origin_STR.str
implant boron energy=35 dose=1.e13 tilt=1 rotation=0 print.mom
save outfile=titl_1.str
go athena
init infile=origin_STR.str
implant boron energy=35 dose=1.e13 tilt=2 rotation=0 print.mom
save outfile=titl_2.str
go athena
init infile=origin_STR.str
implant boron energy=35 dose=1.e13 tilt=7 rotation=0 print.mom
save outfile=titl_7.str
go athena
init infile=origin_STR.str
implant boron energy=35 dose=1.e13 tilt=10 rotation=0 print.mom
save outfile=titl_10.str
tonyplot -overlay titl_*.str
go athena
思考:如果注入量Dose=1*1015ions/cm2;注入离子选用N , 基板采用砷化镓 , 求深度0.1um~1.5um处的离子注入浓度 。注入角度0~7° , 离子能量根据选用300Kev , 选用2价N+ 。
责任编辑:xj

原文标题:离子注入工艺仿真
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