Silvaco工艺及器件仿真4.doc

4.1.16源/漏极注入和退火 要形成NMOS器件的重掺杂源/漏极，就需要进行砷注入。砷的浓度为，注入能量为50KeV。为了演示这一注入过程，我们将再一次使用ATHENA Implant菜单。在调用出注入菜单以后，具体步骤如下： 在Impurity栏中将注入杂质从Phosphorus改为Arsenic；分别在Dose和Exp：中输入值5和15；在Energy、Tilt和Rotation中分别输入值50、7、30；将Material Type选为Crystalline；在Comment栏中输入Source/Drain Implant；点击WRITE键，注入语句将会出现在如下所示的文本窗口中： #Source/Drain Implant implant arsenic dose=5e15 energy=15 crytal 紧接着源/漏极注入的是一个短暂的退火过程，条件是1个大气压，900C，1分钟，氮气环境。该退火过程可通过Diffuse菜单实现，步骤如下： 在Diffuse菜单中，将Time和Tempreture的值分别设为1和900；在Ambient栏中，点击Nitrogen；激活Gas pressure，并将其值设为1；在Display栏中点击Models，然后可用的模式将会列出来；选中Diffusion模式并选择Fermi项。不要选择Oxidation模式；在Comment栏中添加注释Source/Drain Annealing并点击WRITE键；下面这些扩散语句将会出现在文本窗口中： #Source/Drain Annealing method Fermi diffus time=1 temp=900 nitro press=1.00 点击DECKBUILD控制栏上的Cont键以继续进行ATHENA仿真，并将结构的杂质分布图表示出来，如图4.； 图4. 源/漏极的注入和退火过程接下来，我们将会看到退火过程前后Net Doping（净掺杂）的一些变化。操作步骤如下： 在源/漏极退火后结构的TONYPLOT中，依次点击File和Load Structure…菜单项； 为了加载在implant arsenic dose=5e15 energy=50 crytal一步中产生的历史文件（history12.str），在filename栏中键入.history12.str；依次点击Load、Overlay项，如图4.； 图4. 加载注入步骤的结构文件并覆盖前述的注入结构（.history12.str）将会覆盖至退火结构（.history13.str）如图4.所示。注意到图的副标题为Data from multiple files； 图4. 覆盖结构在两个结构图相互覆盖以后，依次选择TONYPLOT中的Tools和Cutline…菜单项并显示图例；Cutline菜单将会出现。点击keyboard图象并如所示输入X和Y的值； 图4. 使用Cutline菜单的Keyboard选项完成后，点击keyboard的return键，TONYPLOT将会提示确认。点击Confirm键； 图4.右手边的一维图便是最终的结果。从图中可以看出短暂的退火过程将杂质粒子从MOS结构的表面转移走了。 图4. 一维净掺杂图4.1.17 金属的淀积 ATHENA可以在任何金属、硅化物或多晶硅区域上增加电极。一种特殊的情况就是可以放在底部而没有金属的底部电极。这，对半个NMOS结构的金属的淀积是通过这种方法完成的，首先在源/漏极区域形成接触孔，然后将铝淀积并覆盖上去。为了形成源/漏极区域的接触孔，氧化层应从X=0.2μm开始刻蚀。使用ATHENA Etch菜单的具体步骤如下： 在Etch菜单的Geometrical type一栏中，点击Left；在Material栏中，选择Oxide；在Etch location栏中输入值0.2；在Comment栏中添加注释Open Contact Window；点击WRITE将会出现如下语句： #Open Contact Window etch oxide left p1.x=0.2 继续ATHENA仿真，并将刻蚀后的结构图绘制出来，如图4.所示； 接下来，利用ATHENA Deposit菜单，一个厚度为0.03μm的铝层将被淀积到这半个NMOS器件表面，具体步骤如下： 在Material菜单中选择Aluminum，并将其厚度值设为0.03；对于Grid specification参数，将Total number of grid layers设为2；在Comment栏中添加注释Aluminum Deposition，并点击WRITE键；下面的淀积语句将会出现在文本窗口中： 图4. 在金属淀积之前形成接触孔#Alu