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Computerprogramm zur Simulation der Ionenimplantation

IP.com Disclosure Number: IPCOM000018439D
Original Publication Date: 2002-Jun-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 337K

Publishing Venue

Siemens

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Dr. Andreas Kyek: AUTHOR

Abstract

Der Einsatz der Computer-Simulation für Ionen- Implantation ermöglicht eine schnellere Entwicklung von Halbleiterbauelementstrukturen, bezüglich deren tatsächlichen physikalischen/elektrischen Verhaltens bei der Herstellung (Grundmaterial, Oxidation, Mas- kierung, Ionen-Implantation, Ausheilung), bzw. eine zügigere Optimierung bei vorhandenen Design- schwächen. Die bisher eingesetzten Computer-Simulationen basieren meist auf semiempirischen Modellen und/oder sind für Ionen-Implantation in amorphe Materialien ausgelegt. Damit sind Darstellungen im dreidimensionalen Raum schwierig und/oder die Verhältnisse im kristallinen Material werden nur sehr grob wiedergegeben. Thermische Effekte werden oft nicht berücksichtigt.

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Information / Kommunikation

Computerprogramm zur Simulati-on der Ionenimplantation

Idee: Dr. Andreas Kyek, Regensburg

Der� Einsatz� der� Computer-Simulation für Ionen-Implantation ermöglicht eine schnellere Entwicklungvon Halbleiterbauelementstrukturen, bezüglich derentatsächlichen physikalischen/elektrischen Verhaltensbei der Herstellung (Grundmaterial, Oxidation, Mas-kierung, Ionen-Implantation, Ausheilung), bzw. einezügigere Optimierung bei vorhandenen Design-schwächen.

Die bisher eingesetzten Computer-Simulationenbasieren meist auf semiempirischen Modellenund/oder� sind� für� Ionen-Implantation� in amorpheMaterialien ausgelegt. Damit sind Darstellungen imdreidimensionalen Raum schwierig und/oder dieVerhältnisse im kristallinen Material werden nur sehrgrob wiedergegeben. Thermische Effekte werden oftnicht berücksichtigt.

Das hier� vorgestellte� Simulationsmodell� geht� vonkristallinem Material aus. Die Bahn der Ionen wird inder Gitterstruktur des Halbleiterkristalls dargestellt.Damit wird die Darstellung räumlicher Verteilungender Ionen (inklusive sogenannter Channellingeffek-te), der Kristallschäden und der Temperatur währendder Implantation möglich (auch bei komplexenStrukturen).� Ausgehend� von� diesen� Verteilungenkönnen weitere Einwirkungen durch die Ausheilungund zuletzt auch� der� zu� erwartende� Schichtwider-stand angegeben werden.

Amorphe Strukturen werden dabei als gestörte Git-terstrukturen dargestellt. Da jeder beliebige Grad vonAmorphisierung dargestellt werden kann, sind insbe-sondere auch Simulationen� von� Implantationen� inPoly-Silizium möglich.

Die Simulation der Ionen-Bewegungsbahn im Kris-tall erfolgt atomebenenfein. Passiert das Ion ein Git-teratom,� wird� es� durch� (abgeschirmte) Rutherford-Streuung aus seiner bisherigen Richtung abgelenkt.Eines der vier� nächsten� Nachbaratome� des� Gitter-atoms (Beispiel: kristallines Silizium) stellt dasnächste Streuzentrum dar, und zwar dasjenige, wel-ches� den� kleinsten� Streuparameter� (i.e.� kleinsterAbstand zwischen Ion und Gitteratom) aufweist undeine positive Flugrichtung erlaubt. Dieses NextNeighbourhood Modell stellt die Grundlage für alleweiteren Berechnungen dar.

Bei der Streuung kommt es zum Energieübertrag andas Gitteratom. Ist diese Energie größer als die Bin-dungsenergie des Gitteratoms wird dieses Gitteratomaus� der� Bindung� geschlagen und kann seinerseitswieder als Ion betrachtet werden und weitere Leer-stellen erzeugen.

Energieüberträge unterhalb der Bindungsenergieerzeugen� Phononen.� Darüber hinaus� wird� das� Ionkontinuierlich an den Elektronen im Kristall abge-bremst.

Die Bilanz von Leerstellen und Phononen innerhalbeines� Probevolumens,� sowie� der� Ort� vieler Ionennach Verlust ihrer gesamten Energie ergibt die obenerwähnten� räumlichen Verteilungen� der� Ionen,� derKristallschäden und der Temperatur.

Abb. 1: Streuung am Gitteratom

Das Modell

Die Bahn der Ionen im Si-Kristallgitter wird aus denWechselwirkungen des� Ions� mit� d...