Московская Государственная Академия Тонкой Химической Технологии им. М. В. Ломоносова. ________________________________________________________________ Кафедра ТПМ КУРСОВАЯ РАБОТА Тема: "Математическое моделирование ионно-имплантированных структур". Руководитель Евгеньев С. Б. Выполнил Гнездилов А. Л. МОСКВА 1999г. ПЛАН РАБОТЫ: 1. Общие сведения о процессе ионной имплантации. 2. Постановка задачи. 3. Математическая модель. 4. Программное обеспечение. 5. Техническое обеспечение. 6. Результаты расчета. 7. Заключение. 8. Литература. 1. Общие сведения о процессе ионной имплантации. НАЗНАЧЕНИЕ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ Ионной имплантацией называется процесс внедрения в мишень ионизованных атомов с энергией, достаточной для проникновения в ее приповерхностные области. Успешное применение ионной имплантации определяется главным образом возможностью предсказания и управления электрическими и механическими свойствами формируемых элементов при заданных условиях имплантирования.
    Наиболее распространенным применением ИИ в технологии формирования СБИС является процесс ионного легирования кремния. Часто приходится проводить имплантацию атомов в подложку, которая покрыта одним или несколькими слоями различных материалов. Ими могут быть как тонкие слои тяжелых металлов (например, Та или TaSi2), так и диэлектриков. Существование многослойной структуры способно вызвать резкие перепады в профиле легирования на границе отдельных слоев. За счет столкновения ионов с атомами приповерхностных слоев последние могут быть выбиты в более глубокие области легируемого материала. Такие "осколочные эффекты" способны вызвать ухудшение электрических характеристик готовых приборов.
    Во многих случаях для получения необходимого профиля распределения легирующей примеси в подложке применяют метод, основанный на предварительной загонке ионов с их последующей термической разгонкой в мишени. При этом имплантация проводится с малой энергией ионов.
    Общая траектория движения иона называется длиной пробега R, а расстояние, проходимое внедряемым ионом до остановки в направлении, перпендикулярном к поверхности мишени, проецированной длиной пробега Rp. СХЕМА УСТАНОВКИ Схема установки для ионной имплантации приведена на рис. 1. 1 - источник ионов 2 - масс-спектрометр 3 - диафрагма 4 - источник высокого напряжения 5 - ускоряющая трубка 6 - линзы 7 - источник питания линз 8 - система отклонения луча по вертикали и система отключения луча 9 - система отклонения луча по горизонтали 10 - мишень для поглощения нейтральных частиц 11 - подложка 12 - электрометр
    Магнитный масс-спектрометр предназначен для отделения ненужных ионов от легирующих, электрометр - для измерения величины имплантированного потока ионов. Маски для ИИ могут быть изготовлены из любых материалов, используемых в технологии СБИС (фоторезист, нитриды, окислы, поликремний). Управление дозой при ИИ затруднено рядом факторов. Это наличие потока нейтральных частиц, обмен энергии ионов с молекулами газов, вторичная электронная эмиссия из мишени, эфект обратного ионного распыления.
    Для ликвидации последствий действия этих факторов используют следующие технические приемы. Нейтральные молекулы отсеивают с помощью масс-спектрометра (его магнитным полем не отклоняет нейтральные частицы и они не попадают в апертурную диафрагму). ............