Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 77
Текст из файла (страница 77)
е. д!я(г) и обеспечивается только атомами, введенными при загонке (такой случай реатнзуется в процессе, который называется разгонкой). При загонке профиль концентрации вводимых в кристалл атомов описывается выражением: х Ф(х) = Ля естес — т 2зЮг (5.!.3) При этом доза легнрования, т. е. количество прнмесных атомов (см ), введенных а кри. -з сталя через площадку в 1 см, выражается кагл О=),!зй', гбц!. (5 !.4) При разгонке профиль примесных атомов имеет следующий вид; (5.1,5) Ао!' Как аилно из уравнений (5.!.3) и (5 !.5), глубина проникновения примесных атомов а кристалл при загонье и разгонке определяется фактором Е~г, т, е.
длительностью процес~~ г и температурой, поскольку коэффициент лиффузии 0 имеет сильную экспоненциальную температурную зависимость: ьь О=В е "' я' где Гзń— энергия активации диффузии. На практике сначала производится загонка, а потом — разгонка примесных атомов Р Прн этом следует иметь в виду, что при многоэтапном (и этапов) процессе диффузии, когд огла проводится последовательная загонка и разгонка нескольких видов примесных атом моя, пРимесь, введенная на первых экранах диффузионных процессов, продолжает разгонят~ ться 5 Технология производства интегральных схем на следующих этапах.
Это учитывается за счет суммирования факторов Ог„которые ха- рактерны для рассматриваемой примеси на всех п этапах ( )' Об) . Именно зта величина определяет результирующий профиль распределения данной примеси. Полученные путем расчета профили распределения базовой н эмиттерной примеси позволяют определить глубину залегания коллекторного и эмиттерного р- -п-переходов. Прн этом глубина коллекторного р — п-перехода (с() определяется как координата точки пересечения профиля базовой примеси — акцспторных атомов, например, бора в случае и — р — п-транзистора, с профилем примссных атомов, имеющихся в исходном кристалле (Н„,„). Глубина эмиттерного р — и-перехода (г(,) определяется как координата точки пересечения профилей эмиттерной (донорной) н базовой примесей, При эгон каждый р — и- переход — и коллекторный, и эмнттерный формируется в результате двухзтапного процесса — сначала загонкн, а затем разгонки соответствующих примесных атомов.
При формировании базовой и эмиттерной областей биполярного транзистора методом ионной имплантации профиль распределения имплантированных аьцепторных и донорных атомов рассчитывается по формуле. ~ Г.-х, 1' д А'(х) = е 2~ ы( Лйя (2 (5.1.6) где Д вЂ” доза имплантации, йя — средний проективный пробег иона, Л)1я — девиация пробега. Следует иметь в виду, что при использовании ионов с высокой энергией (выше 80е 100 кэВ) у поверхности эмиггсрной области может образоваться слаболегированная область, которая пагубно сказывается на характеристиках транзистора, увеличивая шумовые токи и напряжения из-за высокого конталтного сопротивления, которое она образует с металлическим выводом эмиттера.
В этом случае следует провести дополнительное легирование этой области ионами с меныпей энергией (30 + 40 ьэВ), т. е, провести легированне ионами с распределенной энергией: сначала Е, при Он а затем Ез при ~з, где О, аз. Алгоритм выполнения задания сводится к следующему. Сначала определяют режимы: температуру и длительность процесса окисления, обеспечивающего заданную толщину окисной пленки. При этом считают, что процесс включает трн стадии; окисление в сухом кислороде; окисление во влажном кислороде; окисление в сухом кислороде. При этом все три стадии проводятся при одной н той же температуре. Определяют темпеатуру и длительность всех трех стадий, считая, по на каждой стадии сухого окисления олщина образующейся окисной пленки должна быть одинаковой и составлять — ! 55Ь от званной толщины маскирующей пленки.
Таким образом, за лве стадии сухого окисления олщина окнсной пленки составит — 3054, а за одну стадию влажного окисления — - 705а т заданной толщины. Используя выражения (5.1.1) для сухого и (5.2.2) для влажного кнсления, подбирают температуру таким образом, чтобы лля определенных на предыуцгем этапе толцгни окисла, формируемых прн сухом н влажном окислениях, длнтель- Часть!!. Микрозлекгроник ЗбО ность окисления в сухом кислороде на каждой стадии была в пределах 10 + 30 мин., а в„ влажном кислороде — 1 + 4 часа.
Полбор следует начинать с температуры 1150 'С, кото рая обычно используется на практике. При этом величина 7( в выражениях (5.1.1) и (5 1 э) равна 8,07х10 ' эВ!К. 3 и см вычисляют эффективный фак ( ор 77 г опредсляющи и р( ул распределения оазовой примеси — бора. Этот фактор включает в себя факторы, описы вящщие дополнительные разгонки бора, происходящие при последующей загонке и раз. гонке эмитгерной примеси — фосфора.
Фактор О,'в(,'и определяют следующим образо~ Этап разгонки бора рассматривают на основе выражения (5.1.5) лля двух значений х х, =- 0 и хз =((7. При х, = 0 выражение (5.!.5) приобретает вид: ''о ( —; — ° (5.1.7) априхз=((7: ~7я ~ 7,)(>,';,(Г( ~ (5.1.8) где (7„— доза базовой примеси, ТУИ и (,'и — эффективные коэффициент лиффузии базовой примеси и длительность ее разгонки. Значения 74„„, 7(', и (7( даны в задании. (к г( (я (л „.,(, '~((> откуда следует, что ((к 7 41 7'я д(„„ (5 19) Полставляя в формулу (5.1,9) ланиые в задании значения (7(, ((('„х и >((„„, можно найти величину произведения Цм(,'и . Далее исхоля из формулы (5.1.7) определяется величина дозы ц„ после чего по форму~с (5.1.5) рассчитывают и строят профиль распределения атомов бора.
Подставив в формулу (5.1.5) х =((, (величина (7, дана в задании) нахолят значение ((('„,„, соответствующее ьои центрации бора на границе эмитгерного р — и-перехода. Эта значение потребуется в г(о слелующем для определения фактора 7)( при змиттерной диффузии по формуле (5 ! лля подстановки вместо Л(„,„. Режим загонки базовой пРимеси (боРа) — темпеРа>УРы (Тм) и ллительности ((и) проне са — Рассчитывается следующим образом. Задаваясь температурой загонки в прела" 800+ 1100 'П, из данных табл.
5,6 находят предел растворимости атомов бора, соответст вующий выбранной температуре. Таким образом, получаем систему уравнений( (5.1.7) и (5.1.8), деление которых одно на другое приводит к выражению: б Технология производства интегральных схем Зб! Таблииа 5.6. Предельные растворимости атомов бора и фосфора в кремнии (слр') лля различных температур ')00 800 1000 1050 Т,гС бвр В 1,2х10и !О'" 1, бх!Ои Зх)0 ' 2х(Ои ! 5х!О' (ои Зх10 фвсфвр Р Ри Таким образом, режимы загонки базовой примеси (бора) определены, Для определения режимов загонки и разгоньи эмизтерной примеси (фосфора) сначала, как и в случае базовой примеси, рассматривают этап разгонки.
Прн этом определяют фактор 0.„1 „= г(эз 4!и с 74,'„, где 0я, и 1„„— коэффициент диффУзии и длительность Разгонки фосфоРа, а величина 7хр ,э определена начальными условиями, Далее, задаваясь величиной 1„, (в секундах) в пределах 1 + 4 часов, из значения рассчитанного фактора 0„,1,„находят величину )х„„иа основе которой с использованием данных табл. 5.6 для фосфора определяют соответствующую ей температуру Т„,, Варьируя значениями г,„и Г)„„можно подобрать величину Т„„так, чтобы она была "окРуглена" до десятков градусов, например ! 1!О, 1!20, 1130 'С.
В результате получают значения 7;„и 1„, т. е. температуру и длительность стадии разгонки фосфора при формировании эмиттера. Далее, в соответствии с формулой (5.1.7), определяют лозу эмитгерной примеси д, и по формуле (5.1.5) рассчитывают и строят профиль распределения атомов фосфора. Режимы загонки фосфора определяют в полной аналогии с тем, как это показано для загонки бора. Опрелеление реального режима разгонки атомов бора, который вместе с дополнительной Разгонкой, обусловленной последующими на~ ревами при загонке и разгонке атомов фосфора, формирует уже вычисленный результирующий профиль распределения атомов бора. Для этого из ланиых табл.
5,7 находят значения коэффициентов диффузии бора при температурах загонки (Т,,) и разгоики (7;,„) фосфора: О",," и О,';,", и далее рассчитывают соответствующие им факторы: 7).,','е 1„и 7З",,',".1,„. и /'" ' !"осле этого опРелелЯетсЯ Реальный фактоР пРи Разгонке боРа (Оигля), котоРый полУчастся вычитанием только что пайлениых факторов из эффективно~ о, ранее определенного: При этом считают, что найденный предел растворимости равен поверхностной концентрации Лы величину которой вместе с найденным выше значением Д; подставляют в формулу (5.1,4), откуда вычисляют фактор 01 при загонке бора, т.
е. Оигм. Зная темпера„уру загонки 7;а, из данных табл. 5,6 находят соответствующее ей значение 7)и, а затем вычисляют по формуле Часть !!. <Иикроэлектроника Збк Таблица 5.7. Значения коэффицие<нов диффузии 0 (см <с) атомов бора и фосфора лля различньж температур 1000 / 1050 ~ 1100 !150 , !200 Т,'С !О " < 5.!О-и ~ 10 и 3 Щ " . !О-" бор В Зх!О '- Г 5х10 " 1О ' Зх10 " ' !О ' фосфор 1' ПРИМЕЧАНИЯ: 1. Профили распределения атомов бора и фосфора строят на одном рисунке; по оси ор. дииат обозначают концентрацию в логарифмическом масштабе, где 20+ 30 мл< соответствуют изменению концентрации на порядок величины, а по оси абсцисс — глуби з~ ну в линейном масштаое. Концентрацию обозначают в пределах 10 + 10 см; расчет профили производят также в этом пределе концентраций.
На графике указывают координаты эмиттерного (г<,) и коллекторного (И,) р — п-переходов, как это показано на рис. 5.34. 2. Все найденные режимы выписывают в конце работы в том порядке, в каком производятся соответствующие процессы, Расчет необходимо произвести в программе <т!а<11са<) 2001. '(5.2<) Расчет профилей распределения примесей при ионной имплантации Определить режимы имплантации: энергии ионов Е, дозы имплантации тд и длительности процессов ! для ионов бора и фосфора прн формировании биполярного транзистора со структурой и .
-.р — и на кремнии, для которой заданы следующие параметры: л глубина залегания эмиттера (<<,); 'й глубина залегания коллектора (<ь); ь3 средняя концентрация в эмиттере ( .~",к ); (3 средняя концентрация абазе( Ъ',",); л концентрация примеси в исходном материале(А<„„). Примите, что коэффициент использования примесных атомов после озжига составляе~ !зла бора <<ет = 0,0, а длЯ фосфоРа <<э„еч„, = 0,98. ! 1лотность ионного тока во всех слУ'<ав" составляет 1 мкА<см .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
