Курс "Моделирование элементов интегральных схем"

Отчётные задания 2023 г. в рамках используемого пакета TCAD:

1. Дана подложка КЭФ-4.5 (100). Провести ионную имплантацию бора с последующим отжигом так, чтобы получился p-слой с максимумом концентрации бора на глубине 2 мкм и шириной распределения примеси от 2 до 3 мкм. Размеры расчётной области: глубина 10 мкм, длина (вдоль поверхности) 20 мкм, сетка либо адаптивная, либо с переменным шагом, все остальные параметры имплантации и отжига подобрать на своё усмотрение. Для расчётов создать новый проект с использованием SProcess, использовать двумерное моделирование, продемонстрировать графики распределения легирующей примеси.
   
    
2. На рисунке ниже представлен кремниевый планарный диод, техпроцесс создания которого вам нужно воспроизвести с помощью TCAD. Коричневым обозначен оксид кремния, серым - алюминий. Используем кремниевую подложку ориентации (100) с начальной концентрацией бора ~10¹⁵ см^-3. Оксид кремния наносим (не выращиваем). Для травления отверстий используем фоторезистивную маску, травление оксида кремния и алюминия анизотропное. Геометрия структуры должна соответствовать рисунку, размеры даны в микрометрах. Ширина структуры 3 мкм, глубина - 4 мкм. Примесь p-типа создаём ионной имплантацией бора (доза 5_*10¹⁵ см^-3). Примесь n-типа создаём ионной имплантацией мышьяка (доза 3_*10¹⁵ см^-3). Для разгонки примесей используем однократный отжиг при температуре ~1000 °C. Все остальные параметры на ваше усмотрение. Для моделирования используем SProcess.
   
3. Для созданной в предыдущем задании структуры требуется рассчитать вольт-амперную характеристику, используя SDevice. Для этого предварительно создаём и назначаем имена двум контактам, в процессе моделирования на левый контакт будет приложено напряжение 0 В, на правом напряжение будет варьироваться от 0 до +2 В. Для создания расчётной программы можно использовать пример из любого проекта по расчёту кремниевых MOSFET.
   
   
4. Итоговое задание. Создайте двумерную модель p-канального полевого транзистора, похожую на представленные ниже иллюстрации. Это скриншоты типовой модели MOSFET, созданной в другой, хорошо известной вам программе TCAD-моделирования. Не обязательно добиваться точного соответствия форм и размеров элементов. Поскольку MOSFET - симметричная структура, обычно моделируют половину транзистора, а затем зеркально её отображают. Вы можете придерживаться любой тактики моделирования.

В качестве подложки использован кремний ориентации (100), легированный фосфором с концентрацией 10¹⁴ см^-3. В качестве легирующей примеси для областей истока и стока использовался бор: примерная доза имплантации 10¹² -10¹³ см^-3, энергия 100 кэВ. Разгонка примеси осуществляется диффузией при высокой температуре. На подзатворный диэлектрик наносится поликремниевый затвор. Далее на поверхности выращивается собственный окисел толщиной ~10 нм, затем наносится толстый (~ 120 нм) слой окисла с последующим сухим (анизотропным) травлением этого же окисла - так создаётся диэлектрический барьер вокруг затвора.

Когда структура будет готова, рассчитайте выходную ВАХ (зависимость тока стока от разности потенциалов между истоком и стоком). Примерные графики соответствующих зависимостей (при разных напряжениях на затворе) приведены ниже.

Итоговый отчёт должен содержать описание задачи, расчётные программы с пояснением всех существенно важных команд, скриншоты полученных результатов, выводы.