Ионное легирование кремниевой структуры бором
 Скачать 0.86 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра ФЭТ отчет по лабораторной работе № 5 по дисциплине «Компьютерные технологии в разработке устройств радиофотоники» Тема: Ионное легирование кремниевой структуры бором
Санкт-Петербург 2020 ИОННОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ КРЕМНИЕВОЙ СТРУКТУРЫ БОРОМ Цели работы: приобретение навыков моделирования процесса ионного легирования. Моделирование осуществляется в специализированном пакете Synopsys® Sentaurus TCAD модулем Sentaurus Process. ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Ионное легирование – это технологическая операция введения примесей в поверхностный слой пластины или эпитаксиальной пленки путем бомбардировки ионами примесей. Идея использования ионного пучка для легирования полупроводников (в частности, кремния) проста. Разогнанные электрическим полем, обладающие значительной энергией ионы элементов, используемых обычно для создания примесной проводимости, внедряясь в кристалл полупроводника, занимают в его решетке положение атомов замещения и создают соответствующий тип проводимости. Ионная имплантация позволяет контролировать параметры приборов более точно, чем термодиффузия, и получать более резкие p-n-переходы. Технологически ионная имплантация проходит в несколько этапов: загонка (имплантация) атомов примеси из плазмы (газа); активация примеси, контроль глубины залегания и плавности p-n-перехода путем отжига. Ионная имплантация контролируется следующими параметрами: доза – количество примеси; энергия определяет глубину залегания примеси (чем выше, тем глубже); температура отжига – чем выше, тем быстрее происходит перераспределение носителей примеси; время отжига – чем дольше, тем сильнее происходит перераспределение примеси. Обработка результатов Код программы:  Мы изменяли энергию частиц и провели сравнение, которое покажет, как будет меняться распределение бора в структуре.  Рисунок 1 - Распределение бора в структуре при энергии частиц: а) 200, 80, 25 кэВ. б) 150, 80, 25 кэВ. в) 250, 80, 25 кэВ.  Рисунок 2 - Распределение бора в структуре при энергии частиц: а) 200, 80, 25 кэВ. б) 200, 100, 25 кэВ. в) 200, 60, 25 кэВ.  Рисунок 3 - Распределение бора в структуре при энергии частиц: а) 200, 80, 25 кэВ. б) 200, 80, 5 кэВ. в) 200, 80, 45 кэВ. По дополнительному заданию мы провели исследование глубины залегания примеси при заданной энергии ионов. В нашем случае это энергии 250, 80 и 25 кэВ. Соответствующие расчёты приведены ниже.     Рисунок 4 – Распределение имплантируемых ионов.  Рисунок 5 – Распределение ионов бора при ионной имплантации с энергией 25 кЭв без учета диффузии.  Рисунок 6 – Распределение ионов бора при ионной имплантации с энергией 80 кЭв без учета диффузии.  Рисунок 7 – Распределение ионов бора при ионной имплантации с энергией 250 кЭв без учета диффузии. Вывод: В данной работе мы изменяли энергию частиц и провели сравнение, которое показывает наглядно, как будет меняться распределение бора в структуре. Результат показал, что при увеличении энергии глубина залегания примеси увеличивается, а при уменьшении энергии глубина уменьшается. Были рассчитаны глубины залегания примеси при заданной энергии ионов. В нашем случае это энергии 250, 80 и 25 кэВ. Исходя из полученных результатов, написанная программа дает достоверные результаты проекционных пробегов без учета диффузии, что можно наблюдать на рис. 5-7. Средние проекционные пробеги составили: 25 кЭв – 0,16 мкм, 80 кЭв – 0,51 мкм, 250 кЭв – 0,9 мкм. |