دوپ کردن ژرمانیم توسط کاشت فسفر: پیش‌بینی پروفایل‌های نفوذ به وسیله شبیه‌سازی

Doping of germanium by phosphorus implantation: Prediction of diffused profiles with simulation

چکیده

ویفرهای ساخته شده از ژرمانیم که به صورت لایه رونشستی روی سیلیسیم ایجاد شده‌اند در مقادیر و انرژی‌های مختلف کاشته شده و در دماهایی در محدوده ۵۱۵-۶۰۰ درجه و زمان‌های ۶۰ – ۱۰ آنیل شدند. پروفایل‌های SIMS مربوطه به عنوان هدف برای بهینه‌سازی پارامترهای یک مدل نفوذ مورد استفاده قرار گرفتند. اگرچه باور بر این است که نفوذ در ژرمانیم توسط جاهای خالی کنترل و انجام می‌شود اما مسائل فیزیکی در خصوص ایجاد خسارت بر زیرلایه منجر به این شد که مکانیزم نفوذ کنترل شده توسط مکان‌های جانشین را نیز در نظر بگیریم.

بی شکل شدن که به دلیل کاشت یونی ایجاد شد نیز مسئول توزیع اولیه عیوب نقطه‌ای در نظر گرفته شد. پیش‌بینی‌های ما در خصوص پروفایل فسفر نفوذ کرده با استفاده از یک مدل جفتی به همراه حالت‌های مختلف بار شامل حد حلالیت و نفوذ به سمت بیرون به دست آمدند. این مدل سازی به ما اجازه داد تا به دقت، همان مجموعه از پارامترها را برای بیشتر از ۱۵ پروفایل تجربی و حتی برای نمونه‌های جعبه‌ای که در برنامه‌های حرارتی بالاتری اتفاق می‌افتند، منطبق کنیم.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

Wafers made of germanium epitaxied on silicon were implanted at various doses and energies and were then annealed at temperatures ranging from 515 to 600 ◦C and process times ranging from 10 to 60 s. The corresponding SIMS profiles were used as targets for the optimization of the parameters of a diffusion model. Although diffusion in germanium is often believed to bemediated by vacancies, physical considerations on the damaging of the substrate led us to consider an interstitiallymediated diffusion mechanism.
The amorphization caused by the implantation was taken into account to set the initial distribution of point defects. Our predictions of the diffused phosphorus profiles were obtained using a pair-model with various charge states including solubility limit and outdiffusion. This modelling allowed us to accurately fit with the same set of parameters more than 15 experimental profiles, even the box-shaped ones that occur at higher thermal budget.