Диссертация (1091199), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Болонья [305];- Клаассена (универсальная модель компании Philips) [306], [307] и др.;Выбор модели обусловлен точностью описания подвижности основных и неосновныхносителей заряда, влиянием на время расчёта. На рис. 2.38, а представлена зависимостьграничной частоты от тока коллектора pnp-транзистора при варьировании моделейподвижности (разница между максимальным и минимальным значением fT составляет не более12 %). Время расчёта для сравниваемых моделей отличается не более чем на 5 %.а)б)Рис. 2.38 Зависимость граничной частоты от тока коллектора pnp-транзистора при изменении:а) моделей подвижности носителей заряда; б) моделей сужения запрещенной зоныИз представленных моделей универсальная модель компании Philips наиболее полная.Она учитывает влияние примеси на заряженные носители заряда, электронно-дырочноерассеяние, кластеризацию примеси.
С учетом малой разницы расчётного времени длясравниваемых моделей, при анализе характеристик элементов КБТП будет применяться модельКлаассена.Выбор модели Клаассена также обусловлен следующим фактом: на значениякоэффициента усиления и граничной частоты существенное влияние оказывает модель сужениязапрещенной зоны (Slotboom, OldSlotboom, Del Alamo, Bennet-Wilson) в зависимости отконцентрации примеси (рис. 2.38, б).
Анализ литературных данных [303 – 308] показал, что77модель Клаассена была откалибрована с учетом использования модели Слотбума (Slotboom).Таким образом, это накладывает условие на совместное применение этих двух моделей.Анализируя влияние на значение fT других моделей, таких как статистика носителейзаряда, туннелирование посредством ловушек и ряд других было показано, что они не приводятк изменению значения fT.Соответственно, проведенные исследования позволили определиться с базиснымнабором моделей, необходимым для анализа электрофизических характеристик элементовисследуемого КБТП.Применимость указанных моделей расчёта электрофизических характеристик былаподтверждена результатами оптимизации высоковольтных КБТ [310], а также мощных СВЧбиполярных кремниевых транзисторов [310].2.4 Выводы1.
Применение адаптивного метода оптимизации сетки с учётом профиля распределенияпримеси, в полной мере реализуемого в модуле DIOS САПР Sentaurus TCAD, оптимально длядвумерного проектирования СВЧ КБТ.2. Для сопоставления моделей технологических процессов разработана методика,применение которой к результатам проектирования субмикронных МОП и биполярныхтранзисторов позволило выработать критерии точности расчёта профиля распределенияпримеси.3. Для моделирования имплантации бора, фосфора и мышьяка в кремний при средней инизкой энергии процесса с учётом выбранных критериев точности показана необходимостьиспользования распределения Пирсона-IV с таблицами параметров Техасского университета.4. Выбор модели диффузии бора существенно зависит от дозы имплантации: для малыхи средних доз (до 300 мкКл/см2) стандартная модель диффузии обеспечивает норму векторапогрешности не более 30 %; для дозы Q > 500 мкКл/см2 необходимо применять парнуюдиффузионную модель.5.
Отжиг при температурах T = 900oC имплантированной примеси As или Sb,применяемый при формировании активной базы pnp-транзисторов, должен описываться спомощью стандартной диффузионной модели.6. Обеспечить снижение расчётного времени и высокую точность при моделированиисегрегации примеси в процессе окисления, а также диффузии из поликремния позволяеткалибровка параметров модели диффузии, в том числе на границах раздела Si/SiO2 и Si/Si*.78ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫХ КБТВ главе 3 представлены результаты оптимизации конструкций и технологии изготовленияКБТ с целью удовлетворения закладываемым требованиям (параметры КБТ, ограничения нарежимы технологических операций, особенности методов моделирования).
По результатамисследований спроектирован ряд технологических маршрутов, различающихся между собойспособами изоляции, наличием операций самосовмещения, проектными нормами и т.д.3.1 Элементы конструкции КБТРезультаты оптимизации элементов конструкции КБТ и их влияния на статические идинамические параметры приведены в последовательности, аналогичной главе 1.3.1.1 Конструктивные элементы при комбинированном способе изоляции3.1.1.1 Скрытый слой изоляции n–Дляопределенияпараметровскрытогослояn–ивыполнениятребований,представленных в главе 1, была разработана методика моделирования, описанная в работе [311].С помощью неё были определены необходимые значения концентрации примеси и глубинызалегания слоя n– для КБТ с пробивным напряжением коллектор-база >25 В.
На рис. 3.1представлены результаты расчёта обратной ветви ВАХ перехода p+/n– в зависимости от дозыимплантации слоя n–. Видно, что только для дозы Q = 6e13 см–2 происходит пробой p–nперехода. В остальных случаях происходит прокол области изоляции.Рис. 3.1 Обратная ветвь ВАХ перехода p+/n–при энергии E = 100 кэВ и различных дозах имплантации области n–Были рассмотрены варианты увеличения глубины области n–: имплантация с энергиямивплоть до значений E = 350 кэВ, длительный отжиг.
В результате сделаны следующие выводы:79– имплантация со значениями дозы менее 1e13 см–2 не приводит к формированиюобласти изоляции, поскольку концентрация вводимой примеси оказывается меньше, чемконцентрация в подложке;– энергия имплантации слабо влияет на увеличение глубины p-n перехода, основнойвклад вносит длительный температурный отжиг.Таким образом, повышение пробивного напряжения перехода p+/n– возможно только сувеличением глубины изолирующего p-n перехода за счёт длительного отжига, что, в своюочередь, приводит к увеличению паразитной емкости. В результате оптимизации показано, чтообеспечить значение напряжения пробоя p+/n– более 30 В возможно при толщинеизолирующего слоя не менее 2,7 мкм при имплантации с дозой 6e13 см–2, энергией 175 кэВ иотжигом не менее 5 часов с применением инертной и окисляющей атмосфер.3.1.1.2 Формирование глубоких областей щелевой изоляцииВторым элементом, использующимся при комбинированной изоляции, являются областищелей.
Как уже было упомянуто в главе 2, процесс травления в рамках используемой САПРрассчитывается без связи с физическими свойствами травящих реагентов и обрабатываемойподложки. Поэтому в работе рассматриваются только особенности формирования элементовщелевой изоляции, в которых применяются операции окисления и имплантации.Результаты расчётов, выполненных для режима окисления T = 950 oC, t = 15 мин.,атмосфера – пары воды, толщина SiO2 не более 0,15 мкм (рис. 3.2), показывают, чтомаксимальные механические напряжения в угловых областях глубоких щелей порядка 104 атм.Эти результаты согласуются с исследованиями механических напряжений, описываемыми вработах [312], [313].
Соответственно, указанный режим формирования слоя SiO2 обеспечиваетприемлемые значения механических напряжений, не приводящих к возникновению дефектов,существенно влияющих на электрические характеристики транзисторов [129].а)б)Рис. 3.2 Результаты расчёта распределения механических напряжений в области глубокойщелевой изоляции для pnp- (а) и npn-транзисторов (б)80С учетом отмеченных в главе 1 особенностей, глубина травления щели зависит отглубины области изоляции n–, толщины эпитаксиальной пленки, а также возможностейустановки травления. Как было показано выше, уменьшение глубины области n– возможнотолько с одновременным сокращением глубины области p+ с целью обеспечения высокогонапряжения прокола. Вопросы выбора режимов формирования слоя p+, также как иэпитаксиальной пленки будут рассмотрены далее.
В данном разделе представлены результатыисследования глубины травления, необходимой для обеспечения полной изоляции.Моделирование протекания тока между двумя различными областями (как n+, так и n–)показало: ток утечки слабо зависит от глубины травления области щелевой изоляции.Моделирование проводилось как при плавающем, так и при нулевом потенциале на подложке.В качестве примера на рис. 3.3 представлено распределение плотности тока, протекающегомежду областями изоляции и эпитаксиальной пленкой n-типа, разделенными щелью принулевом потенциале не подложке. В случае использования противоинверсной области p+,снижение тока происходит даже в случае, если расстояние между дном щели и краем переходаn+/p-подложка не превышает 0,5 мкм.Рис. 3.3 Двумерное распределение плотности тока по структуре с щелевой изоляцией безимплантации противоинверсной областиНа рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
