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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.

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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...