Document 421849

Содержание
1 Исходные данные ........................................................................................................................3
2
Расчёт параметров диффузии при формировании рабочих областей транзистора .........4
2.1 Формирование р – кармана .....................................................................................................4
2.2 Формирование р+ - областей (области стока и истока p-канального транзистора) .........5
2.3 Формирование n+ - областей (области стока и истока n-канального транзистора) .........6
Список использованных источников...........................................................................................7
Приложения ...................................................................................................................................8
1 Исходные данные
Исходные данные согласно варианту задания представлены в таблице 1.
№
Таблица 1 – Исходные данные
Параметр
Значение
1
Толщина области p-кармана (p-well), мкм
2,5
2
Толщина областей стока и истока p-канального (pplus) и n-канального
(nplus) транзистора, мкм
2,0
3
Толщина изолирующего окисла (SiO2), мкм
0,55
4
Толщина подзатворного диэлектрика (SiO2), мкм
0,085
5
Ширина поликремниевого затвора (gate), мкм
6
Толщина металлизации, мкм
0,8
7
Концентрация примеси в подложке, см-3
1015
8
Концентрация примеси p-кармана, см-3
3·1016
9
Концентрация примеси истока и стока p-канального транзистора, см-3
2·1020
10
Концентрация примеси истока и стока n-канального транзистора, см-3
7·1020
Примеси: p-области: бор, n-области: фосфор.
5
2 Расчёт параметров диффузии при формировании рабочих
областей транзистора
2.1 Формирование р – кармана
Поскольку
р-карман
имеет
невысокую
поверхностную
концентрацию
и
значительную глубину, то для его формирования используется двухстадийный процесс
термической диффузии.
Исходные данные:
Толщина области p-кармана: xп= 2,5 мкм;
Концентрация примеси p-кармана: Ν0 = 3·1016 см-3;
Концентрация примеси в подложке: Nисх= Nподл = 1015 см-3.
Расчёт параметров загонки:
Вычислим произведение коэффициента диффузии на время разгонки:
Dð  t ð 
x n2
 N 
4  ln  0 
 N ucx 

2.5 10 
6 2
 3  10
4  ln  15
 10
16



 4.594  10 13 ( ì 2 )  4.594  10 9 (ñì 2 ) .
Необходимо задать значение поверхностной концентрации примеси N○з из условия
N○ < N○з < Nпред. Поскольку в данном случае примесью является бор, то Nпред = 2·1020 см-3.
Значит 3·1016 < N○з < 2·1020 . Выберем N○з = 3·1018 см-3.
Задавшись температурой разгонки t°р
= (1000…1200)°C = 1100°С, по графику
D = f(t°, N○з , Nисх ) [1], найдём Dр = 10 -13 см2/с.
Вычислим время разгонки:
tp 
Dp  t p
Dp
4.594 10 9

 45940ñ  765,67 ìèí .
10 13
Вычислим необходимую дозу легирования:
Q  N 0    D ð  t ð  4 1016    4,594 10 9  3.604 1012 ñì
2
.
Расчёт параметров загонки
Вычислим произведение коэффициента диффузии на время разгонки:
Q 
Dç  t ç  
 2  N03

2
2
  3.604 1012   
 
  1.134 10 12 ñì 2 .
18

 
2  3 10

 
Задавшись температурой загонки t°з = (800…1000)°C = 950°С, по графику
D = f(t°, N0з , Nисх ) [1], определим Dз = 10-15 см2/с.
Вычислим время загонки:
tç 
Dç  t ç 1.134  10 12

 1134ñ  18.9 ìèí .
Dç
10 15
2.2 Формирование р+ - областей (области стока и истока
p-канального транзистора)
Поскольку р+ - области имеют высокую поверхностную концентрацию и малую
глубину, то для их формирования применим одностадийный процесс термической
диффузии.
Исходные данные:
Толщина областей стока и истока p-канального транзистора: xp = 2.0 мкм;
Концентрация примеси истока и стока p-канального транзистора: N0= 2·1020 см-3;
Концентрация примеси в подложке: Nисх = Nподл = 1015 см-3.
Расчёт параметров загонки
Вычислим значение функции ошибок:
 x p  N ucx
1015


erfc(V )  erfc


 5  10 6 .
20
 2 D t  N0
2  10
ç ç 

Из таблицы значений функции erfc(V) [1], определим V = 3,2.
Вычислим произведение коэффициента диффузии на время диффузии:
 xp
D  t  
 2 V
2
2
  2.0 10 4 
  
  9.776 10 10 ñì 2 .
  2  3,2 
Задавшись температурой легирования t° = (1000…1200)°C = 1200°С, по графику
D = f(t°, N○з , Nисх) [1], определяем D = 10-12 см2/с.
Вычислим время диффузии:
t
D  t 9.776 10 10

 976.5ñ  16,275 ìèí .
D
10 12
2.3 Формирование n+ - областей (области стока и истока
n-канального транзистора)
Поскольку n+ - области имеют высокую поверхностную концентрацию и малую
глубину, то для их формирования применим одностадийный процесс термической
диффузии.
Исходные данные:
Толщина областей стока и истока n-канального транзистора: xn = 2.0 мкм;
Концентрация примеси истока и стока n-канального транзистора: N0= 7·1020 см-3;
Так как области стока и истока n-канального транзистора формируются в p-кармане,
то исходной концентрацией примеси является концентрация, полученная после диффузии
p-кармана. Её можно рассчитать по формуле:
 

N ucx 
 exp   
  Dp  t p
  2 

 
3.604  1012

 exp   
 2
  4.594  10 9
 


D p  t p 
2
xn
Q





2.0  10  4
4.594  10
9




2

  3.402  1015 ñì


3
.
Расчёт параметров загонки
Вычислим значение функции ошибок:
 x p  N ucx 3.402  1015

erfc(V )  erfc

 4.86  10 6 .
20
 2 D t  N0
7  10
ç ç 

Из таблицы значений функции erfc(V) [1], определим V = 3,2.
Вычислим произведение коэффициента диффузии на время диффузии:
2
 xn   2.0 10 4 
  9.776 10 10 ñì 2 .
D t  
  
 2  V   2  3,2 
2
Задавшись температурой легирования t° = (1000…1200)°C = 1200°С, по графику
D = f(t°, N○з , Nисх ) [1], определяем D = 10-12см2/с.
Вычислим время диффузии:
t
D  t 9.776 10 10

 976.5ñ  16,275 ìèí .
D
10 12
Список использованных источников
1
2
3
Парфенов О.Д. Расчёт и конструирование интегральных транзисторов. – М.: МГТУ
им. Н.Э.Баумана, 1997.
Парфенов О.Д. Конструирование полупроводниковых интегральных схем. – М.: МГТУ
им. Н.Э.Баумана, 1984.
Крючков А.А. Домашнее задание по курсу «Технологические процессы в
микроэлектронике» // РПЗ к домашнему заданию по курсу ТПМ – М.: МГТУ им.
Н.Э.Баумана, 2004 г. (рукопись)
Приложение 1. Структура p-канального и n-канального КМДП транзисторов