Mặt nạ, spacer, profile hai chiều và bàn giao cấu trúc
Mặt nạ đặt mép cửa sổ cấy
LDD mở đến mép cổng ở 0,30 µm, source-drain sâu lùi ra 0,23 µm, còn halo nghiêng lấn vào dưới cổng 33 nm.
Mask (mặt nạ) che một phần chùm ion; spacer (vách cách bên) rộng 70 nm giữ khoảng cách giữa mép cổng và vùng cấy source-drain sâu.
Chùm halo nghiêng 30° được tách thành hai chùm nửa liều, và mép cửa sổ của mỗi chùm dời vào dưới cổng 33 nm, theo mô hình bằng tầm xạ hình chiếu nhân sin 30°.
Xem lời đọc
Mặt nạ quyết định ion đến được vùng nào của silicon. Ở bước cấy nông, cổng là mặt nạ, nên cửa sổ mở đến mép cổng, ở không phẩy ba micromet. Ở bước cấy sâu, cổng cùng hai vách cách bên che ion, nên mép cửa sổ lùi ra không phẩy hai ba micromet. Bước halo nghiêng chùm ba mươi độ, nên mép cửa sổ dời vào dưới cổng ba mươi ba nanômét. Bạn nhìn ba đường mép: mỗi bước cấy có một mép riêng. Cùng một cấu trúc, ba bước cấy thấy ba hình học khác nhau.
Profile đứng chỉ đúng xa mép
Tại mép cổng, nồng độ LDD ở độ sâu đỉnh chỉ bằng một nửa giá trị xa mép.
Độ lệch chuẩn ngang của bước LDD sau ủ là 13,3 nm, nên nồng độ giảm dần qua mép cổng thay vì bị cắt vuông.
Dùng profile đứng lấy xa mép cho mọi vị trí ngang sẽ làm sai vùng mở rộng nguồn sát mép cổng.
Xem lời đọc
Ta lấy phân bố đứng của bước cấy nông, ở vị trí cách mép cổng hai trăm năm mươi nanômét. Rồi lấy lại đúng độ sâu chín nanômét bảy đó, nhưng ngay tại mép cổng. Nồng độ ở độ sâu đỉnh chỉ còn một nửa. Chùm ion bị cổng che, và độ trải ngang sau ủ chỉ cỡ mười ba nanômét. Do đó dùng phân bố đứng xa mép cho mọi vị trí ngang sẽ cho sai vùng mở rộng nguồn sát mép cổng.
Cả hai là profile của riêng bước cấy LDD theo mô hình giải tích: một ở x = 0,05 µm, cách mép cổng 250 nm, một ngay tại mép cổng x = 0,30 µm. Độ sâu so sánh là 9,7 nm, tâm của phân bố cấy, và nồng độ ở đó xa mép là 1,6×10²⁰ cm⁻³ sau ủ.
Độ lấn dưới cổng không đọc được từ profile đứng
Ba độ trải ngang cho cùng độ sâu tiếp giáp 120,2 nm xa mép, nhưng độ lấn dưới cổng là 34,1, 34,6 và 35,4 nm.
Giữ nguyên profile đứng xa mép, chỉ đổi tỉ số độ trải ngang trên độ trải đứng thành 0,35, 0,70 và 1,05.
Chiều dài kênh luyện kim là 111,8, 110,8 và 109,3 nm; chênh nhỏ, nhưng profile đứng không phân biệt được ba trường hợp.
Xem lời đọc
Giờ ta đổi một thứ: độ trải ngang của chùm ion. Ta thử ba tỉ số giữa độ trải ngang và độ trải đứng, giữ nguyên phân bố đứng xa mép. Ở xa mép, tiếp giáp luôn nằm ở một trăm hai mươi nanômét. Nhưng độ lấn dưới cổng đổi từ ba mươi bốn lên ba mươi lăm nanômét. Chênh lệch nhỏ, song phân bố đứng không nhìn thấy nó. Vậy dữ liệu của vùng mở chưa ràng buộc được phân bố ngang.
Giá trị đang dùng trong dự án là 0,70; hai giá trị còn lại là giả định minh họa. Độ trải ngang sau ủ gồm cả phần nhòe do ủ, nên đổi tỉ số chỉ làm độ lấn đổi ít. Ba cấu hình chưa chạy trong DEVSIM, nên bài không nêu thay đổi dòng điện.
| Tỉ số độ trải ngang/đứng | Tiếp giáp xa mép (nm) | Lấn dưới cổng (nm) | Kênh luyện kim (nm) |
|---|---|---|---|
| 0,35 | 120,2 | 34,1 | 111,8 |
| 0,70 | 120,2 | 34,6 | 110,8 |
| 1,05 | 120,2 | 35,4 | 109,3 |
Hướng cấy cần được bù đối xứng
Halo hai chùm cho hai mép cùng 3,95×10¹⁷ cm⁻³; bỏ chùm phía máng thì boron do halo ở phía máng chỉ còn 1,7×10¹² cm⁻³, chưa tính boron nền.
Góc nghiêng và hướng chùm quyết định liều rơi vào từng mép; cấu trúc đối xứng vẫn nhận liều bất đối xứng nếu lịch cấy thiếu hướng bù.
Trường hợp một chùm là giả định minh họa, không phải quy trình của dự án.
Xem lời đọc
Chùm nghiêng chỉ cấy được phía nó chiếu tới. Mô hình dùng hai chùm nửa liều, một từ mỗi phía. Boron của halo ở hai mép dưới cổng vì vậy bằng nhau, ba phẩy chín năm nhân mười mũ mười bảy. Giả sử bỏ chùm cấy vào mép phía máng. Phía nguồn vẫn như cũ, nhưng boron do halo ở phía máng chỉ còn một phẩy bảy nhân mười mũ mười hai, chưa tính boron nền. Cấu trúc đối xứng hình học vẫn nhận liều bất đối xứng.
Bàn giao đúng loại trường
Cùng một điểm ở bề mặt nguồn có arsenic tổng 7,15×10²⁰, hoạt hóa 3,00×10²⁰, boron 1,02×10¹⁸ và pha tạp ròng 2,99×10²⁰ cm⁻³.
Structure handoff (bàn giao cấu trúc) gồm hình học, vật liệu và các trường bộ giải dùng; lấy nồng độ hóa học làm hoạt hóa thì điện tích lớn gấp 2,4 lần.
Điện cực cũng phải được bàn giao: source và drain ở hai đầu mặt silicon, body ở đáy, gate trên oxide, và dòng ghi theo mỗi µm bề rộng vuông góc mặt cắt.
Xem lời đọc
Bàn giao không chỉ là chuyển hình dạng. Tại bề mặt nguồn, cùng một điểm có bốn con số khác nhau. Bộ giải chỉ cần trường pha tạp ròng, tức arsenic hoạt hóa trừ boron. Nếu lấy tổng hóa học làm hoạt hóa, điện tích lớn gấp hai phẩy bốn lần. Điện cực cũng phải được đặt tên cho đúng đoạn biên. Dòng điện phải ghi theo mỗi micromet bề rộng.
DEVSIM nhận pha tạp ròng, bằng arsenic hoạt hóa trừ boron, coi mọi tạp chất hoạt hóa ion hóa hoàn toàn. Điểm lấy số: x = 0,075 µm, độ sâu 0,5 nm. Dòng 2D do DEVSIM tính theo bề rộng 1 cm, được đổi sang A/µm.
Tạo lại lưới đổi liều
Trên lưới thật 87 nút của cột nguồn, liều arsenic lệch −0,03% và boron +0,08%; lấy thưa còn 23 nút thì lệch +0,51% và +1,11%.
Remeshing (tạo lại lưới) nội suy nồng độ sang nút mới; so liều tích phân trước và sau để biết liều hay đỉnh có đổi không.
Liều tham chiếu: arsenic hoạt hóa theo cột x = 0,075 µm là 2,026×10¹⁵ cm⁻², boron theo cột x = 0,39 µm là 1,909×10¹³ cm⁻².
Xem lời đọc
Khi tạo lại lưới, nồng độ được nội suy sang các nút mới. Vì vậy ta so liều tích phân trước và sau. Trên lưới thật của dự án, liều arsenic lệch chưa tới một phần nghìn, và boron cũng vậy. Nếu chỉ lấy mỗi bốn nút một nút thì arsenic lệch nửa phần trăm, boron lệch hơn một phần trăm. Lưới thưa làm đổi liều dù hình học không đổi. Nên mỗi lần đổi lưới đều phải so cả liều lẫn hình dạng.
Liều tham chiếu là tích phân hình thang trên lưới mịn 1 nm, từ mặt đến độ sâu 1 µm. Lưới thật dùng các nút của DEVSIM trên cùng cột; lưới thưa lấy mỗi bốn nút một nút, là giả định minh họa. Nồng độ tại các nút được tính từ mô hình giải tích.
Số liệu
- Thiết bị: NMOS mẫu 180 nm: cổng dài 0,18 µm từ x = 0,30 đến 0,48 µm, spacer 70 nm.
- Mô hình: Mô hình pha tạp giải tích (Gauss cấy, cửa sổ theo mặt nạ, nhòe ngang bằng hàm sai số, ủ là nhòe hiệu dụng). Không chạy DEVSIM. Halo một chùm và ba tỉ số độ trải ngang/đứng 0,35; 0,70; 1,05 là giả định minh họa; giá trị đang dùng là 0,70.
- Mép cửa sổ về phía nguồn: LDD 0,300 µm; source-drain sâu 0,230 µm; halo 0,333 µm (tầm xạ hình chiếu 66 nm, tâm sâu 57,2 nm).
- Bước LDD: độ lệch chuẩn ngang sau ủ 13,3 nm; tỉ số nồng độ tại mép cổng so với xa mép 0,50.
- Tỉ số 0,35: tiếp giáp xa mép 120,2 nm, lấn dưới cổng 34,1 nm, kênh luyện kim 111,8 nm.
- Tỉ số 0,70: tiếp giáp xa mép 120,2 nm, lấn dưới cổng 34,6 nm, kênh luyện kim 110,8 nm.
- Tỉ số 1,05: tiếp giáp xa mép 120,2 nm, lấn dưới cổng 35,4 nm, kênh luyện kim 109,3 nm.
- Halo ở x = 0,32 / 0,39 / 0,46 µm: hai chùm 3,95×10^17 / 2,43×10^16 / 3,95×10^17; một chùm 3,95×10^17 / 1,22×10^16 / 1,67×10^12 cm^-3.
- Bề mặt nguồn: arsenic tổng 7,15×10^20, hoạt hóa 3,00×10^20, boron 1,02×10^18, ròng 2,99×10^20 cm^-3.
- Liều tích phân: lưới thật 87 nút, arsenic -0,03 %, boron 0,08 %; lưới thưa 23 nút, arsenic 0,51 %, boron 1,11 %.
- Nguồn: nghien-cuu/transistor-mau/ket-qua/mat-na, luoi; quy_trinh.py, nmos_config.py, nmos_structure.py.