JP5277668B2 - Ion implantation distribution generation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はイオン注入分布発生方法に関するものであり、特に、本発明者が提案しているテール関数を用いてイオン注入分布を発生させる場合のモーメントパターンをユニークに定めるとともに、各モーメントパラメータについてユニバーサルな関係を仮定して理論の拡張性を高めるための構成に関するものである。 The present invention relates to a method for generating an ion implantation distribution, and in particular, a moment pattern for generating an ion implantation distribution using a tail function proposed by the present inventor is uniquely determined, and universal for each moment parameter. It is related to a configuration for enhancing the extensibility of the theory assuming the relationship.
現在、シリコン集積回路装置における不純物導入手段としては、イオン注入法が一般的である。
イオン注入においては、注入後のイオン分布が重要であるため、さまざまなイオン注入条件に対応して分布を発生させるためにイオン注入データベースが構築されている。
At present, an ion implantation method is generally used as an impurity introducing means in a silicon integrated circuit device.
In ion implantation, since ion distribution after implantation is important, an ion implantation database is constructed in order to generate distributions corresponding to various ion implantation conditions.
このようなイオン注入により注入された不純物の分布は、SIMS(二次イオン質量分析器)により求めることができるが、広範な各種のイオン注入条件によるイオン注入分布をSIMSにより実測することは現実的ではない。 The distribution of impurities implanted by such ion implantation can be obtained by a SIMS (secondary ion mass spectrometer), but it is realistic to actually measure the ion implantation distribution under a wide variety of ion implantation conditions by SIMS. is not.
そこで、基板へ注入されたイオンの挙動を理論的に予測することが行われており、Monte Carlo法やLSS(Lindhart,Scharff,Schiott)理論が知られている(例えば、非特許文献1参照)。 Therefore, the behavior of ions implanted into the substrate is theoretically predicted, and the Monte Carlo method and LSS (Lindhart, Scharff, Schott) theory are known (see, for example, Non-Patent Document 1). .
例えば、Monte Carlo法は、非晶質層へのイオン注入分布を理論的に予想する手段であり、入射イオンと基板との相互作用を(核阻止能、電子阻止能)の物理に基づいて、入射イオンの軌跡を追跡していくものである。
この理論は任意のイオンを任意の基板にイオン注入した場合の一般的な場合にも有効である。
For example, the Monte Carlo method is a means for theoretically predicting the ion implantation distribution into the amorphous layer, and the interaction between the incident ions and the substrate is based on the physics of (nuclear stopping power, electron stopping power), The trajectory of incident ions is tracked.
This theory is also effective in the general case where ions are implanted into an arbitrary substrate.
また、同じ物理に基づいてイオンの従うべき積分方程式を提供するのがLSS理論である。この理論では、粒子の軌跡を追跡することなしに注入条件が決まれば即座に分布モーメントのエネルギー依存性までが即座に計算できるという特長がある。 Also, LSS theory provides an integral equation to be followed by ions based on the same physics. This theory has the feature that even if the injection conditions are determined without tracking the particle trajectory, the energy dependence of the distribution moment can be calculated immediately.
一方、本発明者等は、データベースを構築する際用いる関数として、従来のdual Peason関数からテール関数を提案した。このテール関数を用いることにより、より少ないパラメータでユニークなパラメータセットが可能になった(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上述のMonte Carlo法は粒子(注入されたイオン)の各軌跡を追うため、統計誤差を減らすためには数万個以上の計算をする必要があり、そのために多大の時間を要する。 However, since the above-mentioned Monte Carlo method follows each trajectory of particles (implanted ions), it is necessary to perform tens of thousands or more calculations in order to reduce the statistical error, which requires a lot of time.
また、LSS理論では、積分方程式を解く際に近似が必要で、これまでに提案されているモデルではイオンの飛程の注入方向の射影Rp は問題ないが、射影Rp の標準偏差であるΔRp は格段に精度が落ちるか、計算できないという問題がある。 In the LSS theory, approximation is necessary when solving the integral equation. In the models proposed so far, the projection R p in the injection direction of the ion range is not a problem, but is the standard deviation of the projection R p. There is a problem that ΔR p is remarkably reduced in accuracy or cannot be calculated.
そこで、本発明者は、Rp 、ΔRp 、γ、βまでを正確に計算する解析モデルを提案し、現在標準的に用いられているPeason分布のパラメータを初めて解析的に求めることを可能にした。 Therefore, the present inventor has proposed an analytical model that accurately calculates up to R p , ΔR p , γ, and β, and can first analytically determine the parameters of the Peason distribution currently used as a standard. did.
しかし、LSIプロセスで実際に利用されるのは非晶質基板ではなくて結晶基板である。
したがって、結晶基板中の分布を理論的に予想する際には、イオン注入に伴って導入される欠陥、およびその蓄積、その蓄積された欠陥とチャンネリングとの関連等解決されていない問題が多数存在する。
However, what is actually used in the LSI process is not an amorphous substrate but a crystal substrate.
Therefore, when theoretically predicting the distribution in the crystal substrate, there are many unsolved problems such as defects introduced along with ion implantation, their accumulation, and the relationship between the accumulated defects and channeling. Exists.
また、本発明者等が提案したテール関数においても注入イオン分布の左右非対称性を表す3次のパラメータγ、注入イオン分布のピークの鋭さを表す4次のパラメータβの任意性が存在するという問題がある。 In addition, the tail function proposed by the present inventors also has the problem that the third-order parameter γ representing the left-right asymmetry of the implanted ion distribution and the fourth-order parameter β representing the sharpness of the peak of the implanted ion distribution exist. There is.
そこで、データベースを構築する際には、パラメータγ及びβの抽出の際にはできるだけ変動させないようにして変化を抑えてきた。しかしながら、このような制約は物理的には意味がなく、この値の任意性は問題としてあった。 Therefore, when constructing the database, the change has been suppressed so as not to fluctuate as much as possible when extracting the parameters γ and β. However, such restrictions are not physically meaningful, and the arbitraryness of this value has been a problem.
したがって、本発明は、テール関数を用いてイオン注入分布を発生させる場合のモーメントパターンをユニークに定めるとともに、各モーメントパラメータについてユニバーサルな関係を仮定して理論の拡張性を高めることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to uniquely define a moment pattern when an ion implantation distribution is generated using a tail function, and to increase the extensibility of the theory by assuming a universal relationship for each moment parameter.
本発明の一観点からは、xを基板の深さ方向、Φを注入するイオンのドーズ量、Φchanをチャネルドーズ量、na (x)を非晶質パートの分布関数、nc (x)をチャンネリングパートの分布関数とすると、下記の式で表されるテール関数N(x)からイオン注入分布を発生させる際に、非晶質層中のイオン分布から抽出したモーメントパラメータ、イオンの飛程の注入方向の射影を表すパラメータRp 、Rp の標準偏差ΔRp 、注入イオン分布の左右非対称性を表すパラメータγ、注入イオン分布のピークの鋭さを表すパラメータβを前記テール関数のRp 、ΔRp 、γ、βとして用いるイオン注入分布発生方法が提供される。
N(x)=(Φ+Φchan)na (x)+Φchannc (x)
但し、na (x)及びnc (x)は、hma(x),hmc(x)を前記の同じモーメントパラメータRp 、ΔRp 、γ、βを持つピアソン関数、xT =Rp +ΔRp 、κを比例係数とした場合に、
na (x)=hma(x)
nc (x)=hmc(x):x<xT
nc (x)=κ〔hmc(x)+hTC(x)〕:x>xT
で表され、且つ、ピーク濃度位置をxpc、Lをイオン注入分布のテールの広がりを表すパラメータ、α(なお、hTC(x)においては便宜的にaを用いる)をイオン注入分布のテールの広がりの形状を表すパラメータ、ηを係数とすると、
hTC(x)=hmc(xpc)exp{−(lnη)〔(x−xpc)a /L〕}
From one aspect of the present invention, x is the depth direction of the substrate, Φ is a dose of ions to be implanted, Φ chan is a channel dose, n a (x) is an amorphous part distribution function, and n c (x ) As the distribution function of the channeling part, when generating the ion implantation distribution from the tail function N (x) represented by the following equation, the moment parameter extracted from the ion distribution in the amorphous layer, parameters R p representing the projection of the injection direction of the projected range, standard deviation [Delta] R p of R p, parameters representing the asymmetry of the implanted ion distribution gamma, R of the tail function parameter β representative of the sharpness of the peak of implanted ion distribution An ion implantation distribution generation method for use as p , ΔR p , γ, and β is provided.
N (x) = (Φ + Φ chan) n a (x) + Φ chan n c (x)
Where n a (x) and n c (x) are Pearson functions having the same moment parameters R p , ΔR p , γ, β as h ma (x), h mc (x), x T = R p + ΔR p , where κ is a proportional coefficient,
n a (x) = h ma (x)
n c (x) = h mc (x): x <x T
n c (x) = κ [h mc (x) + h TC (x)]: x> x T
And the peak concentration position is x pc , L is a parameter representing the tail spread of the ion implantation distribution, and α (a is used for convenience in h TC (x)) is the tail of the ion implantation distribution. The parameter representing the shape of the spread of η, where η is a coefficient,
h TC (x) = h mc (x pc ) exp {− (lnη) [(x−x pc ) a / L]}
また、別の観点からは、xを基板の深さ方向、Φを注入するイオンのドーズ量、Φchanをチャネルドーズ量、na (x)を非晶質パートの分布関数、nc (x)をチャンネリングパートの分布関数とすると、下記の式で表されるテール関数N(x)からイオン注入分布を発生させる際に、Rp をイオンの飛程の注入方向の射影を表すパラメータ、ΔRp をRp の標準偏差、γを注入イオン分布の左右非対称性を表すパラメータ、βを注入イオン分布のピークの鋭さを表すパラメータ、ξを比例係数、Rmax をイオンの最大飛程とした場合に、前記テール関数のイオン注入分布のテールの広がりを表すパラメータLを、 L=ξ(Rmax −Rp )
と仮定して計算を行うイオン注入分布発生方法が提供される。
N(x)=(Φ+Φchan)na (x)+Φchannc (x)
但し、na (x)及びnc (x)は、hma(x),hmc(x)を前記の同じモーメントパラメータRp 、ΔRp 、γ、βを持つピアソン関数、xT =Rp +ΔRp 、κを比例係数とした場合に、 na (x)=hma(x)
nc (x)=hmc(x):x<xT
nc (x)=κ〔hmc(x)+hTC(x)〕:x>xT
で表され、且つ、ピーク濃度位置をxpc、a(なお、hTC(x)においては便宜的にaを用いる)をイオン注入分布のテールの広がりの形状を表すパラメータ、ηを係数とすると、
hTC(x)=hmc(xpc)exp{−(lnη)〔(x−xpc)a /L〕}
From another viewpoint, x is the depth direction of the substrate, Φ is the dose of ions to be implanted, Φ chan is the channel dose, n a (x) is the distribution function of the amorphous part, and n c (x ) Is a distribution function of the channeling part, when generating an ion implantation distribution from a tail function N (x) represented by the following formula, R p is a parameter representing the projection of the ion range in the implantation direction, ΔR p is the standard deviation of R p , γ is a parameter representing the left-right asymmetry of the implanted ion distribution, β is a parameter representing the sharpness of the peak of the implanted ion distribution, ξ is a proportional coefficient, and R max is the maximum ion range. In this case, the parameter L representing the tail spread of the ion implantation distribution of the tail function is expressed as L = ξ (R max −R p )
An ion implantation distribution generation method is provided that performs calculations assuming that
N (x) = (Φ + Φ chan) n a (x) + Φ chan n c (x)
Where n a (x) and n c (x) are Pearson functions having the same moment parameters R p , ΔR p , γ, β as h ma (x), h mc (x), x T = R When p + ΔR p and κ are proportional coefficients, n a (x) = h ma (x)
n c (x) = h mc (x): x <x T
n c (x) = κ [h mc (x) + h TC (x)]: x> x T
The peak concentration position is represented by x pc , a ( note that a is used for h TC (x) for convenience) is a parameter representing the shape of the tail spread of the ion implantation distribution, and η is a coefficient. ,
h TC (x) = h mc (x pc ) exp {− (lnη) [(x−x pc ) a / L]}
さらに、別の観点からは、上述のイオン注入分布発生方法により抽出したRp 、ΔRp 、γ、β、L、a、Φchanを利用してピアソン分布を発生させる機能を備えたシミュレータが提供される。 Furthermore, from another viewpoint, a simulator having a function of generating a Pearson distribution using R p , ΔR p , γ, β, L, a, and Φ chan extracted by the above-described ion implantation distribution generation method is provided. Is done.
開示のイオン注入分布発生方法によれば、テール関数のモーメントパラメータは著しくユニークに定めることができ、定めたパラメータを用いた上で、テール関数の結晶と関連するパラメータL、α、Φchanを実測から求めることによって、ユニークなデータベース構築が可能になる。 According to the disclosed ion implantation distribution generation method, the moment parameter of the tail function can be determined remarkably uniquely, and parameters L, α, and Φ chan related to the tail function crystal are measured by using the determined parameter. This makes it possible to construct a unique database.
また、各パラメータL、α、Φchanに関して、適当な仮定を導入することにより、各パラメータとイオン注入条件との間にユニバーサルな関係を設定することができ、それによって、各種の基板、各種の注入イオン、或いは、各種の注入エネルギーに対しても理論を拡張して適用することが可能になる。 In addition, by introducing appropriate assumptions regarding the parameters L, α, and Φ chan , a universal relationship can be set between the parameters and the ion implantation conditions. The theory can be extended and applied to implanted ions or various implantation energies.
ここで、図1乃至図15を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図1は、イオンの注入に伴う衝突現象の概念的説明図である。
図に示すように、質量M1 のイオンは、基板中を基板を構成する質量M2 の原子の原子核及び電子と相互作用しながらx方向に進んで行く。
この時、基板を構成する質量M2 の原子も相互作用により影響を受け、これが、基板の受けるダメージとなる。
Here, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a conceptual explanatory diagram of a collision phenomenon associated with ion implantation.
As shown in the figure, the ions of mass M 1 proceed in the x direction while interacting with the atomic nuclei and electrons of the mass M 2 constituting the substrate.
At this time, the atom of the mass M 2 constituting the substrate is also affected by the interaction, and this causes damage to the substrate.
図2は、イオン注入における各パラメータの説明図であり、質量M1 のイオンが、質量M2 の元素で構成される基板に注入された状態を示している。
イオンは、基板中を基板を構成する原子の原子核及び電子と相互作用しながらx方向に進んで行き、イオンが進んだ軌跡の線積分を飛程Rとした場合、その注入方向の射影をRp 、横方向の広がりをRT とすると、図から明らかなように、
RT 2 =(Δy)2 +(Δz)2 ・・・(1)
となる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of each parameter in ion implantation, and shows a state where ions of mass M 1 are implanted into a substrate composed of an element of mass M 2 .
Ions travel through the substrate in the x direction while interacting with the atomic nuclei and electrons that make up the substrate, and when the line integral of the trajectory of the ions is defined as the range R, the projection of the implantation direction is represented by R. p , where R T is the lateral spread, as is clear from the figure,
R T 2 = (Δy) 2 + (Δz) 2 (1)
It becomes.
そこで、イオンの横方向の広がりΔRptを、
ΔRpt=(RT 2 /2)1/2 ・・・(2)
で定義する。
また、射影Rp の標準偏差をΔRp とし、イオンの飛程の最大射影をRmax と定義する。
Therefore, the lateral spread ΔR pt of the ions is
ΔR pt = (R T 2/ 2) 1/2 ··· (2)
Define in.
Further, the standard deviation of the projection R p is defined as ΔR p, and the maximum projection of the ion range is defined as R max .
図3は、注入されたイオンの1次元分布の模式的説明図であり、ここでは、本発明者が提案しているテール関数との関係で説明する。
注入されたイオンは射影Rp にピークを有するとともに、イオン注入分布のテールの広がりを表すパラメータLだけ、裾をひいた分布になる。
また、αをイオン注入分布のテールの広がりの形状を表すパラメータとする。
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a one-dimensional distribution of implanted ions. Here, the relationship with a tail function proposed by the present inventor will be described.
The implanted ions have a peak in the projection R p and have a tailed distribution by a parameter L representing the tail spread of the ion implantation distribution.
Further, α is a parameter representing the shape of the tail spread of the ion implantation distribution.
次に、本発明者が提案している高位の階層のテール関数N(x)を説明すると、N(x)は、xを基板の深さ方向、Φを注入するイオンのドーズ量、Φchanをチャネルドーズ量、na (x)を非晶質パートの分布関数、nc (x)をチャンネリングパートの分布関数とすると、
N(x)=(Φ+Φchan)na (x)+Φchannc (x) ・・・(3)
で表される。
但し、na (x)及びnc (x)は、hma(x),hmc(x)をイオンの飛程の注入方向の射影を表すパラメータRp 、Rp の標準偏差ΔRp 、注入イオン分布の左右非対称性を表すパラメータγ、注入イオン分布のピークの鋭さを表すパラメータβを持つピアソン関数、xT =Rp +ΔRp 、κを比例係数とした場合に、
na (x)=hma(x) ・・・(4)
nc (x)=hmc(x):x<xT ・・・(51 ) nc (x)=κ〔hmc(x)+hTC(x)〕:x>xT ・・・(52 )
で表され、且つ、ピーク濃度位置をxpc、Lをイオン注入分布のテールの広がりを表すパラメータ、αをテールの広がりの形状を表すパラメータηを係数とすると、低位の階層のテール関数hTC(x)は、
hTC(x)=hmc(xpc)exp{−(lnη)〔(x−xpc)a /L〕}・・(6)で表される。
なお、hTC(x)においては、イオン注入分布のテールの広がりの形状を表すパラメータαを便宜上aで表記する。
Next, the tail function N (x) of the higher hierarchy proposed by the present inventor will be described. N (x) is a function of x in the depth direction of the substrate, a dose amount of ions to be implanted, Φ chan Is the channel dose, n a (x) is the distribution function of the amorphous part, and n c (x) is the distribution function of the channeling part,
N (x) = (Φ + Φ chan) n a (x) + Φ chan n c (x) ··· (3)
It is represented by
However, n a (x) and n c (x) are parameters R p and R p of standard deviation ΔR p representing projection of h ma (x) and h mc (x) in the implantation direction of the ion range, When the parameter γ representing the left-right asymmetry of the implanted ion distribution, the Pearson function having the parameter β representing the sharpness of the peak of the implanted ion distribution, x T = R p + ΔR p , κ is a proportional coefficient,
n a (x) = h ma (x) (4)
n c (x) = h mc (x): x <x T (5 1 ) n c (x) = κ [h mc (x) + h TC (x)]: x> x T. (5 2)
In expressed, and the peak concentration position x pc, parameter representing the spread of the tail of the ion implantation distribution L, and the coefficient parameters η of the α representing the shape of the spread of the tail, the lower hierarchy tail function h TC (X) is
h TC (x) = h mc (x pc ) exp {− (lnη) [(x−x pc ) a / L]} (6)
In h TC (x), the parameter α representing the shape of the tail spread of the ion implantation distribution is denoted by a for convenience.
したがって、提案に係るテール関数は、2つのPeason関数の和で表される。
しかし、図4に示すように、テール関数においても、パラメータはユニークでなく、特に、メインパートを表す分布関数na (x)のテール部がどのようになっているかに関しては任意性がある。
Therefore, the tail function according to the proposal is represented by the sum of two Peason functions.
However, as shown in FIG. 4, even in the tail function, the parameters are not unique, and in particular, there is arbitraryness regarding the tail part of the distribution function n a (x) representing the main part.
図5は、Bを結晶Si及びα−Siに注入した場合のイオン注入分布図であり、1×1015cm-2のBイオンを注入した場合のα−Si中の分布形状が、結晶Si中のピーク近傍の分布を良く近似していることが分かる。 FIG. 5 is an ion implantation distribution diagram when B is implanted into crystalline Si and α-Si. The distribution shape in α-Si when B ions of 1 × 10 15 cm −2 are implanted is crystalline Si. It can be seen that the distribution in the vicinity of the middle peak is well approximated.
図6は、Asを結晶Si及びα−Siに注入した場合のイオン注入分布図であり、この場合も、1×1015cm-2のAsイオンを注入した場合のα−Si中の分布形状が、結晶Si中のピーク近傍の分布を良く近似していることが分かる。 FIG. 6 is an ion implantation distribution diagram when As is implanted into crystalline Si and α-Si. Also in this case, the distribution shape in α-Si when 1 × 10 15 cm −2 As ions are implanted. However, it can be seen that the distribution in the vicinity of the peak in the crystalline Si is well approximated.
そこで、本発明の実施の形態においては、メインパートを表す分布関数na (x)を規定するモーメントパラメータRp 、ΔRp 、γ、βとして、非晶質層におけるモーメントパラメータRp 、ΔRp 、γ、βをそのまま採用する。 Therefore, in the embodiment of the present invention, the moment parameters R p that defines the distribution function n a representative of the main part (x), ΔR p, γ , as a beta, moment in the amorphous layer parameter R p, [Delta] R p , Γ, and β are employed as they are.
この場合の非晶質層におけるモーメントパラメータRp 、ΔRp 、γ、βとしては、SIMSによる実測値を用いても良いし、Monte Carlo法或いはLSS理論から求めたRp 、ΔRp 、γ、βを用いても良い。
なお、LSS理論は、粒子の軌跡を追跡することなしに注入条件が決まれば即座に分布モーメントのエネルギー依存性までが即座に計算できるので、LSS理論から求めたRp 、ΔRp 、γ、βを用いることが望ましい。
但し、解析の精度により、ΔRp 、γ、βの精度が異なることになる。
In this case, as the moment parameters R p , ΔR p , γ, β in the amorphous layer, measured values by SIMS may be used, or R p , ΔR p , γ, obtained from the Monte Carlo method or LSS theory. β may be used.
In the LSS theory, since the energy dependence of the distribution moment can be immediately calculated if the injection conditions are determined without tracking the trajectory of the particles, R p , ΔR p , γ, β calculated from the LSS theory It is desirable to use
However, the accuracy of ΔR p , γ, and β varies depending on the accuracy of analysis.
このように、実測による値、或いは、シミュレーションによる値をメインパートを表す分布関数na (x)を規定するモーメントパラメータRp 、ΔRp 、γ、βとして用いることにより、モーメントパラメータは著しくユニークに定まる。 As described above, the moment parameter is remarkably unique by using the actually measured value or the simulated value as the moment parameters R p , ΔR p , γ, β that define the distribution function n a (x) representing the main part. Determined.
このようなユニークに定めたパラメータRp 、ΔRp 、γ、βを用いた上で、テール関数の結晶と関連するパラメータL、α、ΦchanをSIMSによる実測値をフィッティングすることによって抽出して任意性の非常に少ないユニークなデータベースを構築する。 Using such uniquely defined parameters R p , ΔR p , γ, and β, parameters L, α, and Φ chan related to the tail function crystal are extracted by fitting the measured values by SIMS. Build a unique database with very little arbitraryness.
また、Monte Carlo法或いはLSS理論から求めたパラメータRp 、ΔRp 、γ、βを使用する場合には、Monte Carlo法或いはLSS理論はイオンの横方向の広がりΔRptも同時に求めることができるため、この横方向の広がりΔRptもデータベースに採用する。 In addition, when the parameters R p , ΔR p , γ, and β obtained from the Monte Carlo method or LSS theory are used, the Monte Carlo method or LSS theory can simultaneously obtain the lateral spread ΔR pt of the ions. This lateral spread ΔR pt is also adopted in the database.
次に、図7乃至図15を参照して、テール関数の結晶と関連するパラメータL、α、Φchanを実測ではなく、各パラメータとイオン注入条件との間にユニバーサルな関係を設定た半経験的なモデル式から求める方法を説明する。
ここでは、Si或いはGe結晶基板中のイオン注入分布のデータからこれらのパラメータの注入条件依存性を検討し、その依存性を現象論的に捉え、イオンに関して連続またはユニバーサルな関係を見つけ出し、それを半経験的なモデル式で表現することを試みる。
Next, referring to FIGS. 7 to 15, semi-experience in which parameters L, α, and Φ chan related to the tail function crystal are not actually measured, but a universal relationship is set between each parameter and ion implantation conditions. A method of obtaining from a typical model formula will be described.
Here, we examine the dependence of these parameters on the implantation conditions from the data of the ion implantation distribution in the Si or Ge crystal substrate, grasp the dependence phenomenologically, find the continuous or universal relationship for ions, I try to express it with a semi-empirical model formula.
まず、イオン注入分布のテールの広がりを表すパラメータL、即ち、チャンネリングテールの長さについて検討する。
上記の図3に示すように、基板の一番奥まで到達するイオンは核と相互作用しないで電子とのみ相互作用したものと考えられる。
即ち、イオンの到達する深さRmax は、Nをイオンのドーズ量、Se (E)を電子阻止能、Eを注入エネルギーとすると、下記の式(7)で表現される。
As shown in FIG. 3 above, it is considered that the ions that reach the innermost part of the substrate interact only with electrons without interacting with nuclei.
That is, the depth R max at which ions reach is expressed by the following formula (7), where N is the ion dose, S e (E) is the electron stopping power, and E is the implantation energy.
また、同じく図3に示すように、Lはイオンの飛程の注入方向の射影Rp を基準にした場合のチャンネリング長であるから、ξL を比例定数とし、
L=ξL (Rmax −Rp ) ・・・(8)
と表現することを本発明は提案する。
チャンネリングしているイオンは非晶質中での電子相互作用の場合よりも平均的に原子核から遠いこと、つまり、この場合の電子阻止能は非晶質層に対して有効なものと異なること、Lは物理的に厳密に定義されたものでなく定性的にチャンネリング長を表しているだけであること、が比例定数で経験的に表現されていることである。
Similarly, as shown in FIG. 3, since L is the channeling length based on the projection R p of the ion range in the implantation direction, ξ L is a proportional constant,
L = ξ L (R max −R p ) (8)
The present invention proposes that
The channeling ions are on average farther from the nucleus than in the case of electron interactions in the amorphous state, which means that the electron stopping power in this case is different from that effective for the amorphous layer. , L is not physically strictly defined but only qualitatively represents the channeling length, which is empirically expressed as a proportionality constant.
図7は、比例定数ξL の注入エネルギー依存性の説明図であり、ここでは、B、P、Asの3種類のイオンをSi基板に注入した場合のSIMSによる実測値とテール関数をフィッティングして求めた注入エネルギー依存性を示している。
図から明らかなように、イオンの種類により注入エネルギー依存性が異なっている。
FIG. 7 is an explanatory diagram of the dependence of the proportionality constant ξ L on the implantation energy. Here, the measured values and tail functions by SIMS when three types of ions B, P and As are implanted into the Si substrate are fitted. The injection energy dependence obtained in this way is shown.
As is apparent from the figure, the dependence of the implantation energy varies depending on the type of ions.
そこで、イオンの種類によらずユニバーサルな注入エネルギー依存性が得られるように、各イオン種について注入エネルギーEを核阻止能Sn と電子阻止能Se の一致するエネルギーE1 で規格化することを試みた。
図8は、核阻止能Sn と電子阻止能Se の模式的説明図であり、核阻止能Sn と電子阻止能Se の一致するエネルギーE1 が存在するがイオン種によってその値は異なることになる。
Therefore, as universal implantation energy dependency regardless of the type of ion is obtained, it is standardized by matching the energy E 1 of the injection energy E a nuclear stopping power S n and the electronic stopping power S e for each ion species Tried.
Figure 8 is a schematic illustration of a nuclear stopping power S n and the electronic stopping power S e, the value by the energy E 1 is present ionic species that matches the nuclear stopping power S n and the electronic stopping power S e is Will be different.
図9は、比例定数ξL の規格化注入エネルギー(E/E1 )依存性の説明図であり、ほぼ不純物に関してユニバーサルな依存性になっている。
この場合、ばらつきはあるが、EがE1 と等しければξL はほぼ1となり、それより小さければ単調に減少している。
FIG. 9 is an explanatory diagram of the dependence of the proportional constant ξ L on the normalized implantation energy (E / E 1 ), which is almost universally dependent on impurities.
In this case, although there is variation, ξ L is almost 1 when E is equal to E 1, and monotonously decreases when it is smaller than E 1 .
これは以下のように定性的に解釈できると考えられる。
イオン注入分布は注入エネルギーEが電子阻止能Se と核阻止能Sn が同じになるエネルギーE1 よりも充分大きければイオンはRp に到達する前にほとんど電子との相互作用のみをすると考えられる。
この場合は上で議論したLとRmax を結びつける物理的な背景と定性的に一致する。
This can be interpreted qualitatively as follows.
The ion implantation distribution is considered that if the implantation energy E is sufficiently larger than the energy E 1 at which the electron stopping power Se and the nuclear stopping power Sn are the same, the ions almost interact only with electrons before reaching R p. It is done.
This case qualitatively matches the physical background connecting L and R max discussed above.
しかし、エネルギーEがE1 より小さくなってくると核と相互作用なしでテール部に到達する可能性は小さくなってくる。この場合は仮定した状況と異なってくる。しかし、その効果を同じ形式を使いξL にエネルギー依存性を持たせて表現する。 However, when the energy E becomes smaller than E 1 , the possibility of reaching the tail portion without interaction with the nucleus decreases. This case is different from the assumed situation. However, the effect is expressed using the same form with ξ L having energy dependence.
図示は省略するものの、さらに細かくみると、基板がGeの場合はSiの場合に比べて常に下側にある。つまり、弱い基板依存性があるように見える。この依存性の物理的な意味はわかっていない。 Although illustration is omitted, in more detail, when the substrate is Ge, the substrate is always on the lower side compared to Si. In other words, it appears that there is a weak substrate dependency. The physical meaning of this dependency is unknown.
ここで、以上を纏めて、図9で示される比例定数ξL を、
ξL =λ(Z2 )In(1000E/E1 ):E/E1 ≧1/1000 ・・(91 ) ξL =0 :E/E1 <1/1000 ・・(92 )で半経験的に表現する。
但し、λ(Z2 )は基板依存性を示す係数であり、Si基板の場合には、
λ(Z2 =14:Si)=0.1485 ・・・(10)
である。
なお、Z2 のサフィックスの2は、図1において基板を構成する原子の質量をM2 としたことに合わせた表記を行うためである。
Here, in summary, the proportionality constant ξ L shown in FIG.
ξ L = λ (Z 2 ) In (1000 E / E 1 ): E / E 1 ≧ 1/1000 (9 1 ) ξ L = 0: E / E 1 <1/1000 (9 2 ) Express semi-empirically.
However, λ (Z 2 ) is a coefficient indicating the substrate dependence, and in the case of the Si substrate,
λ (Z 2 = 14: Si) = 0.1485 (10)
It is.
Note that the suffix 2 of Z 2 is for performing notation in accordance with the fact that the mass of atoms constituting the substrate is M 2 in FIG.
また、他の基板に関しても、各種のSIMSにより実測値及びシミュレーション結果に基づいて決定して行く。
例えば、GaAs等の化合物半導体基板のように基板が複数種類の原子からなる場合はZ2 として、その平均値Z2av を用いる。なお、平均値Z2av が、単位基板構成原子内にiという種類の基板原子がni 個含まれているとした場合に、下記の式(11)で表現される。
For example, when the substrate is composed of a plurality of types of atoms such as a compound semiconductor substrate such as GaAs, the average value Z 2av is used as Z 2 . The average value Z 2av is expressed by the following formula (11) when it is assumed that n i types of substrate atoms are included in the unit substrate constituent atoms.
次に、イオン注入分布のテールの広がりの形状を表すパラメータαについて検討する。
図10は、パラメータαの注入エネルギー依存性の説明図であり、ここでは、B、P、Asの3種類のイオンをSi基板及びGe基板に注入した場合のSIMSによる実測値とテール関数をフィッティングして求めた注入エネルギー依存性を示している。
図から明らかなように、イオンの種類により注入エネルギー依存性が異なっており、Pの場合には基板依存性も見られる。
Next, the parameter α representing the shape of the tail spread of the ion implantation distribution will be examined.
FIG. 10 is an explanatory diagram of the dependency of the parameter α on the implantation energy. In this example, the measured values by the SIMS and the tail function when the three types of ions B, P, and As are implanted into the Si substrate and the Ge substrate are fitted. The injection energy dependency obtained by the above is shown.
As is apparent from the figure, the dependence of the implantation energy on the type of ions is different, and in the case of P, the dependence on the substrate is also observed.
そこで、ここでもイオンの種類及び基板の種類によらずユニバーサルな注入エネルギー依存性が得られるように、各イオン種について注入エネルギーEを核阻止能Sn と電子阻止能Se の一致するエネルギーE1 で規格化することを試みた。 Accordingly, again as universal implantation energy dependency is obtained regardless of the type and the type of substrate ions, matching the energy E of the injection energy E a nuclear stopping power S n and the electronic stopping power S e for each ion species I tried to standardize by 1 .
図11は、パラメータαの規格化注入エネルギー(E/E1 )依存性の説明図であり、Pの場合にはばらつきが見られるものの、この場合もE/E1 は現象を区切るいい尺度になっている。即ち、EがE1 よりも小さければテール部は指数関数的になり、大きければGaussの形状になり、不純物及び基板に関してユニバーサルな依存性になっている。 FIG. 11 is an explanatory diagram of the dependence of the parameter α on the normalized injection energy (E / E 1 ). Although variation is observed in the case of P, E / E 1 is also a good measure for delimiting the phenomenon. It has become. That is, if E is smaller than E 1 , the tail portion becomes exponential, and if it is larger, it has a Gauss shape, and has a universal dependence on impurities and the substrate.
このような図11に示すパラメータαの規格化注入エネルギー(E/E1 )依存性はE/E1 =1で急激に変動するので、
α(E)=1+1/{1+(E1 /E)4 } ・・・(13)
で経験的に表現される。
Since the dependence of the parameter α shown in FIG. 11 on the normalized implantation energy (E / E 1 ) varies abruptly when E / E 1 = 1,
α (E) = 1 + 1 / {1+ (E 1 / E) 4 } (13)
It is expressed empirically.
次に、チャネルドーズ量Φchanについて検討する。
図12は、BをSi基板に注入した場合のチャネルドーズ量Φchanのドーズ量依存性の説明図であり、ここでは、BをSi基板に注入する場合の注入エネルギーを10keV、20keV、40keV、80keV、160keVにした場合のSIMSによる実測値を示している。
この場合、ΦchanがΦに比例する領域と飽和する領域に大まかに区別できる。高ドーズ量側で多少のばらつきはあるものの、高ドーズではΦchanはエネルギーによらずほぼ一定の飽和値Φchansat になる。
Next, the channel dose amount Φ chan will be examined.
FIG. 12 is an explanatory diagram of the dose dependency of the channel dose Φ chan when B is implanted into the Si substrate. Here, the implantation energy when B is implanted into the Si substrate is 10 keV, 20 keV, 40 keV, The measured values by SIMS when 80 keV and 160 keV are shown.
In this case, roughly divided into a region saturated with a region [Phi chan is proportional to [Phi. Although there is some variation on the high dose side, at a high dose, Φ chan has a substantially constant saturation value Φ chansat regardless of energy.
図13は、PをSi基板に注入した場合のチャネルドーズ量Φchanのドーズ量依存性の説明図であり、ここでは、PをSi基板に注入する場合の注入エネルギーを30keV、70keV、180keVにした場合のSIMSによる実測値を示している。
この場合も、ΦchanがΦに比例する領域と飽和する領域に大まかに区別でき、高ドーズではΦchanはエネルギーによらずほぼ一定の飽和値Φchansat になる。
Figure 13 is an explanatory view of the dose dependence of the channel dose [Phi chan in the case of implanting P to Si substrate, wherein the implantation energy when implanting P on
Also in this case, Φ chan can be roughly divided into a region that is proportional to Φ and a region that is saturated, and at a high dose, Φ chan has a substantially constant saturation value Φ chansat regardless of energy.
図14は、AsをSi基板に注入した場合のチャネルドーズ量Φchanのドーズ量依存性の説明図であり、ここでは、AsをSi基板に注入する場合の注入エネルギーを20keV、40keV、80keV、160keVにした場合のSIMSによる実測値を示している。
この場合も、ΦchanがΦに比例する領域と飽和する領域に大まかに区別でき、高ドーズではΦchanはエネルギーによらずほぼ一定の飽和値Φchansat になる。
FIG. 14 is an explanatory diagram of the dose dependence of the channel dose Φ chan when As is implanted into the Si substrate. Here, the implantation energy when As is implanted into the Si substrate is 20 keV, 40 keV, 80 keV, The measured value by SIMS in the case of 160 keV is shown.
Also in this case, Φ chan can be roughly divided into a region that is proportional to Φ and a region that is saturated, and at a high dose, Φ chan has a substantially constant saturation value Φ chansat regardless of energy.
上記の図12乃至図14を合わせて考察すると、チャネルドーズ量Φchanはイオン注入に伴うダメージの蓄積と関連すると考えられる。
ドーズ量Φが小さい場合は各イオンの形成するダメージ領域は独立と考えることができるため、ΦchanはΦに比例すると考えられる。
更にドーズΦを上げていくとダメージ領域は重なり、ついには面全体を覆う。つまり、中間領域を無視すると、各イオンが独立にダメージ領域を形成するドーズ領域とダメージ領域が飽和する領域の二つが考えられる。
Considering FIG. 12 to FIG. 14 together, it is considered that the channel dose Φ chan is related to the accumulation of damage accompanying ion implantation.
When the dose Φ is small, the damage region formed by each ion can be considered to be independent, so Φ chan is considered to be proportional to Φ.
When the dose Φ is further increased, the damage areas overlap and finally the entire surface is covered. In other words, if the intermediate region is ignored, there can be considered a dose region where each ion independently forms a damaged region and a region where the damaged region is saturated.
しかし、大まかな傾向は同じであっても、そのままでは、飽和の状態が各イオン種毎或いは基板毎にばらつくので、ここでもイオンの種類及び基板の種類によらずユニバーサルな注入エネルギー依存性が得られるように、各イオンの質量M1 を基板を構成する原子の質量M2 で規格化することを試みた。 However, even if the general tendency is the same, the saturation state varies for each ion species or for each substrate as it is, so here again, universal implantation energy dependence is obtained regardless of the type of ions and the type of substrate. As described above, an attempt was made to normalize the mass M 1 of each ion with the mass M 2 of atoms constituting the substrate.
図15は、Si基板及びGe基板中の種々のイオンのΦchansat のM1 依存性の説明図であり、両対数グラフにおいて反比例的なユニバーサルな相関が見られた。
したがって、Φchanの依存性をユニバーサルな関係として表すと、
Φchan=rchanΦ :rchanΦ<Φchansat ・・・(141 ) Φchan=Φchansat :rchanΦ>Φchansat ・・・(142 )
と表現する。
なお、rchanは簡略化して表現する場合には1とする。
FIG. 15 is an explanatory diagram of the M 1 dependence of Φ chansat of various ions in a Si substrate and a Ge substrate, and an inversely proportional universal correlation was seen in the log-log graph.
Therefore, expressing the dependency of Φ chan as a universal relationship,
Φ chan = r chan Φ: r chan Φ <Φ chansat (14 1 ) Φ chan = Φ chansat : r chan Φ> Φ chansat (14 2 )
It expresses.
Note that r chan is set to 1 when expressed in a simplified manner.
また、Φchansat のM1 依存性は、
Φchansat =4.9×1013(M1 /M2 )-1.088cm-2 ・・・(15) で、Ge及びSi両基板で共通に表現される。
In addition, the M 1 dependence of Φ chansat is
Φ chansat = 4.9 × 10 13 (M 1 / M 2 ) −1.088 cm −2 (15) It is expressed in common for both Ge and Si substrates.
また、基板が化合物半導体のように複数種類の原子からなる場合は、M2 として下記の式(16)で表現される平均値M2av を用いる。
このように、本発明の実施の形態においては、各パラメータとイオン注入条件との間にユニバーサルな関係を設定しているので、実際に扱っていないイオン種や注入エネルギーに対しても、その内挿および外挿で適用することが可能になる。 As described above, in the embodiment of the present invention, since a universal relationship is set between each parameter and the ion implantation conditions, even for ion species and implantation energy that are not actually handled, It becomes possible to apply by interpolation and extrapolation.
以上を前提として、次に、図16乃至図19を参照して本発明の実施例1のイオン注入分布発生方法を説明する。
ここでは、上述のテール関数のメインパートを表す分布関数na (x)を規定するモーメントパラメータRp 、ΔRp 、γ、βを、本発明者等がLSS理論を3次摂動まで拡張して求めた値を用いる。
Based on the above, the ion implantation distribution generation method according to the first embodiment of the present invention will be described next with reference to FIGS.
Here, the present inventors have extended the LSS theory to third-order perturbation by using moment parameters R p , ΔR p , γ, and β that define the distribution function n a (x) representing the main part of the tail function described above. Use the calculated value.
図16は、BをSi基板に注入した場合のイオン注入分布図であり、ここでは、シミュレーション値をSIMSによる実測値と比較している。
図においては、Bのドーズ量を1013cm-2、1014cm-2、1015cm-2の3種類のドーズ量とし、注入エネルギーを20keV及び80keVの2種類の注入エネルギーとした、合わせて6つのイオン注入条件の結果を示している。
図から明らかなように、ピーク値から落ち込む部分でSIMSによる実測値との不一致が見られるが、テール部においては満足がいく程度の良好な一致性が見られた。
FIG. 16 is an ion implantation distribution diagram when B is implanted into the Si substrate. Here, a simulation value is compared with an actual measurement value by SIMS.
In the figure, the dose amount of B is three types of doses of 10 13 cm −2 , 10 14 cm −2 , and 10 15 cm −2 , and the implantation energy is two types of implantation energy of 20 keV and 80 keV. The results of six ion implantation conditions are shown.
As is apparent from the figure, there is a discrepancy with the actual measurement value obtained by SIMS in the portion where the peak value falls, but in the tail portion, there is a satisfactory agreement with a satisfactory level.
図17は、PをSi基板に注入した場合のイオン注入分布図であり、ここでも、シミュレーション値をSIMSによる実測値と比較している。
図においては、Pのドーズ量を1×1013cm-2、3×1014cm-2、1×1016cm-2の3種類のドーズ量とし、注入エネルギーを30keV及び70keVの2種類の注入エネルギーとした、合わせて6つのイオン注入条件の結果を示している。
この場合も、ピーク値から落ち込む部分でSIMSによる実測値との不一致が見られるが、テール部においては満足がいく程度の良好な一致性が見られた。
FIG. 17 is an ion implantation distribution diagram when P is implanted into the Si substrate. Here, the simulation value is also compared with the actual measurement value by SIMS.
In the figure, the dose amount of P is set to three types of doses of 1 × 10 13 cm −2 , 3 × 10 14 cm −2 , and 1 × 10 16 cm −2 , and the implantation energy is set to two types of 30 keV and 70 keV. The results for a total of six ion implantation conditions are shown as implantation energy.
In this case as well, there was a discrepancy with the actual measured value by SIMS in the portion that fell from the peak value, but satisfactory agreement was seen in the tail portion to a satisfactory degree.
図18は、AsをSi基板に注入した場合のイオン注入分布図であり、ここでは、シミュレーション値をSIMSによる実測値と比較している。
図においては、Asのドーズ量を1013cm-2、1014cm-2、1015cm-2の3種類のドーズ量とし、注入エネルギーを20keV及び80keVの2種類の注入エネルギーとした、合わせて6つのイオン注入条件の結果を示している。
この場合も、ピーク値から落ち込む部分でSIMSによる実測値との不一致が見られるが、テール部においては満足がいく程度の良好な一致性が見られた。
FIG. 18 is an ion implantation distribution diagram when As is implanted into a Si substrate. Here, a simulation value is compared with an actual measurement value by SIMS.
In the figure, the dose amount of As is three types of dose amounts of 10 13 cm −2 , 10 14 cm −2 , and 10 15 cm −2 , and the implantation energy is two types of implantation energy of 20 keV and 80 keV. The results of six ion implantation conditions are shown.
In this case as well, there was a discrepancy with the actual measured value by SIMS in the portion that fell from the peak value, but satisfactory agreement was seen in the tail portion to a satisfactory degree.
図19は、上述のイオン注入分布発生方法により構築したBをSi基板に注入する場合のデータベースの構成例である。
このような、データベースを構築することによって、シリコン集積回路装置を設計する場合のイオン注入条件を安定して設定することができるようになる。
FIG. 19 is a configuration example of a database when B constructed by the above-described ion implantation distribution generation method is implanted into a Si substrate.
By constructing such a database, it becomes possible to stably set ion implantation conditions when designing a silicon integrated circuit device.
次に、図20乃至図24を参照して、本発明の実施例2のイオン注入分布発生方法を説明する。
ここでは、上述の式(7)乃至式(16)を用いてイオン注入条件をユニバーサル化したパラメータを用いて本発明者が改良した擬似結晶LSS(QCLSS)理論によりシミュレーションした結果を示す。
Next, with reference to FIGS. 20 to 24, the ion implantation distribution generation method according to the second embodiment of the present invention will be described.
Here, the simulation results by the pseudo-crystal LSS (QCLSS) theory improved by the present inventor using the parameters obtained by universalizing the ion implantation conditions using the above formulas (7) to (16) are shown.
図20は、BをSi基板に注入した場合のイオン注入分布図であり、ここでは、QCLSS理論によるシミュレーション値をSIMSによる実測値と比較している。
図においては、Bのドーズ量を1013cm-2、1014cm-2、1015cm-2の3種類のドーズ量とし、注入エネルギーを20keV及び80keVの2種類の注入エネルギーとした、合わせて6つのイオン注入条件の結果を示している。
図から明らかなように、完全ではないものの、シミュレーション値とSIMSによる実測値との間に良好な一致性が見られた。
FIG. 20 is an ion implantation distribution diagram when B is implanted into the Si substrate. Here, a simulation value based on the QCLSS theory is compared with an actual measurement value based on SIMS.
In the figure, the dose amount of B is three types of doses of 10 13 cm −2 , 10 14 cm −2 , and 10 15 cm −2 , and the implantation energy is two types of implantation energy of 20 keV and 80 keV. The results of six ion implantation conditions are shown.
As is apparent from the figure, good agreement was found between the simulation value and the actual measurement value by SIMS, although it was not perfect.
図21は、PをSi基板に注入した場合のイオン注入分布図であり、ここでも、QCLSS理論によるシミュレーション値をSIMSによる実測値と比較している。
図においては、Pのドーズ量を1×1013cm-2、3×1014cm-2、1×1016cm-2の3種類のドーズ量とし、注入エネルギーを30keV及び70keVの2種類の注入エネルギーとした、合わせて6つのイオン注入条件の結果を示している。
図から明らかなように、テール部において多少の乖離は見られるものの、シミュレーション値とSIMSによる実測値との間に良好な一致性が見られた。
FIG. 21 is an ion implantation distribution diagram when P is implanted into the Si substrate. Here, the simulation value based on the QCLSS theory is compared with the actual measurement value based on SIMS.
In the figure, the dose amount of P is set to three types of doses of 1 × 10 13 cm −2 , 3 × 10 14 cm −2 , and 1 × 10 16 cm −2 , and the implantation energy is set to two types of 30 keV and 70 keV. The results for a total of six ion implantation conditions are shown as implantation energy.
As is clear from the figure, although there was some divergence in the tail portion, good agreement was observed between the simulation value and the measured value by SIMS.
図22は、AsをSi基板に注入した場合のイオン注入分布図であり、ここでも、QCLSS理論によるシミュレーション値をSIMSによる実測値と比較している。
図においては、Asのドーズ量を1013cm-2、1014cm-2、1015cm-2の3種類のドーズ量とし、注入エネルギーを20keV及び80keVの2種類の注入エネルギーとした、合わせて6つのイオン注入条件の結果を示している。
図から明らかなように、完全ではないものの、シミュレーション値とSIMSによる実測値との間に良好な一致性が見られた。
FIG. 22 is an ion implantation distribution diagram when As is implanted into the Si substrate. Here, the simulation value based on the QCLSS theory is compared with the actual measurement value based on SIMS.
In the figure, the dose amount of As is three types of dose amounts of 10 13 cm −2 , 10 14 cm −2 , and 10 15 cm −2 , and the implantation energy is two types of implantation energy of 20 keV and 80 keV. The results of six ion implantation conditions are shown.
As is apparent from the figure, good agreement was found between the simulation value and the actual measurement value by SIMS, although it was not perfect.
図23は、InをSi基板に注入した場合のイオン注入分布図であり、ここでも、QCLSS理論によるシミュレーション値をSIMSによる実測値と比較している。
図においては、Inのドーズ量を5×1012cm-2、1×1014cm-2、1×1015cm-2の3種類のドーズ量とし、注入エネルギーを20keV及び80keVの2種類の注入エネルギーとした、合わせて6つのイオン注入条件の結果を示している。
図から明らかなように、完全ではないものの、シミュレーション値とSIMSによる実測値との間に良好な一致性が見られた。
FIG. 23 is an ion implantation distribution diagram when In is implanted into the Si substrate. Here, the simulation value based on the QCLSS theory is compared with the actual measurement value based on SIMS.
In the figure, there are three types of dose amounts of In, 5 × 10 12 cm −2 , 1 × 10 14 cm −2 , and 1 × 10 15 cm −2 , and two types of implantation energy, 20 keV and 80 keV. The results for a total of six ion implantation conditions are shown as implantation energy.
As is apparent from the figure, good agreement was found between the simulation value and the actual measurement value by SIMS, although it was not perfect.
図24は、SbをSi基板に注入した場合のイオン注入分布図であり、ここでも、QCLSS理論によるシミュレーション値をSIMSによる実測値と比較している。
図においては、Sbのドーズ量を5×1012cm-2、1×1014cm-2、1×1015cm-2の3種類のドーズ量とし、注入エネルギーを20keV及び80keVの2種類の注入エネルギーとした、合わせて6つのイオン注入条件の結果を示している。
図から明らかなように、完全ではないものの、シミュレーション値とSIMSによる実測値との間に良好な一致性が見られた。
FIG. 24 is an ion implantation distribution diagram when Sb is implanted into the Si substrate. Here, the simulation value based on the QCLSS theory is compared with the actual measurement value based on SIMS.
In the figure, the dose amount of Sb is 3 × 10 12 cm −2 , 1 × 10 14 cm −2 , and 1 × 10 15 cm −2 , and the implantation energy is two types of 20 keV and 80 keV. The results for a total of six ion implantation conditions are shown as implantation energy.
As is apparent from the figure, good agreement was found between the simulation value and the actual measurement value by SIMS, although it was not perfect.
以上に図20乃至図24の結果を合わせて考察すると、完全ではないが、幅広い注入条件のものを統一的に扱いほぼ定量的に表現できていることが分かる。
したがって、このようにユニバーサルな関係として求めたL、α、Φchanを、実施例1で示したテール関数のパラメータとして採用することにより、実測値を直接参照することなく、幅広い注入条件におけるデータベースを構築することができる。
Considering the results of FIGS. 20 to 24 together, it can be seen that, though not completely, a wide range of injection conditions can be handled uniformly and expressed almost quantitatively.
Therefore, by adopting L, α, and Φ chan thus obtained as universal relationships as parameters of the tail function shown in Example 1, a database in a wide range of injection conditions can be created without directly referring to actual measurement values. Can be built.
また、上記の図20乃至図24に示したように、ユニバーサルな関係として求めたL、α、Φchanを、テール関数のメインパートをアモルファス中のモーメントパラメータの値として採用している実施例1とは関係なく、一般的なテール関数のパラメータとして採用することによって、幅広い注入条件におけるイオン注入分布を統一的に扱うことができる。 Further, as shown in FIG. 20 to FIG. 24, the L, α, and Φ chan obtained as universal relationships are adopted as the values of moment parameters in the amorphous using the main part of the tail function. Regardless of this, by adopting it as a general tail function parameter, the ion implantation distribution under a wide range of implantation conditions can be handled uniformly.
そして、これらの機能をプログラムとしてシミュレータに搭載することによって、幅広い注入条件におけるイオン注入分布を簡単に求めることができるシミュレータを提供することが可能になる。 By mounting these functions as a program in the simulator, it is possible to provide a simulator that can easily obtain the ion implantation distribution under a wide range of implantation conditions.
Claims (6)
N(x)=(Φ+Φchan)na (x)+Φchannc (x)
但し、na (x)及びnc (x)は、hma(x),hmc(x)を前記の同じモメントパラメータRp 、ΔRp 、γ、βを持つピアソン関数、xT =Rp +ΔRp 、κを比例係数とした場合に、
na (x)=hma(x)
nc (x)=hmc(x):x<xT
nc (x)=κ〔hmc(x)+hTC(x)〕:x>xT
で表され、且つ、ピーク濃度位置をxpc、Lをイオン注入分布のテールの広がりを表すパラメータ、aをイオン注入分布のテールの広がりの形状を表すパラメータ、ηを係数とすると、
hTC(x)=hmc(xpc)exp{−(lnη)〔(x−xpc)a /L〕} x is the depth direction of the substrate, Φ is the dose of ions to be implanted, Φ chan is the channel dose, n a (x) is the distribution function of the amorphous part, and n c (x) is the distribution function of the channeling part Then, when the ion implantation distribution is generated from the tail function N (x) represented by the following equation, the parameter R represents the projection of the ion range extracted from the ion distribution in the amorphous layer in the implantation direction. p, the standard deviation [Delta] R p of R p, parameters representing the asymmetry of the implanted ion distribution gamma, R p of the tail function parameter β representative of the sharpness of the peak of implanted ion distribution, [Delta] R p, gamma, ion used as β Injection distribution generation method.
N (x) = (Φ + Φ chan) n a (x) + Φ chan n c (x)
Where n a (x) and n c (x) are Pearson functions having the same moment parameters R p , ΔR p , γ, β as h ma (x), h mc (x), x T = R p + ΔR p , where κ is a proportional coefficient,
n a (x) = h ma (x)
n c (x) = h mc (x): x <x T
n c (x) = κ [h mc (x) + h TC (x)]: x> x T
And the peak concentration position is x pc , L is a parameter representing the tail spread of the ion implantation distribution, a is a parameter representing the shape of the tail spread of the ion implantation distribution, and η is a coefficient.
h TC (x) = h mc (x pc ) exp {− (lnη) [(x−x pc ) a / L]}
L=ξ(Rmax −Rp )
と仮定して計算を行うイオン注入分布発生方法。
N(x)=(Φ+Φchan)na (x)+Φchannc (x)
但し、na (x)及びnc (x)は、hma(x),hmc(x)を前記の同じモメントパラメータRp 、ΔRp 、γ、βを持つピアソン関数、xT =Rp +ΔRp 、κを比例係数とした場合に、
na (x)=hma(x)
nc (x)=hmc(x):x<xT
nc (x)=κ〔hmc(x)+hTC(x)〕:x>xT
で表され、且つ、ピーク濃度位置をxpc、aをイオン注入分布のテールの広がりの形状を表すパラメータ、ηを係数とすると、
hTC(x)=hmc(xpc)exp{−(lnη)〔(x−xpc)a /L〕} x is the depth direction of the substrate, Φ is the dose of ions to be implanted, Φ chan is the channel dose, n a (x) is the distribution function of the amorphous part, and n c (x) is the distribution function of the channeling part Then, when generating the ion implantation distribution from the tail function N (x) represented by the following equation, R p is a parameter representing the projection of the ion range in the implantation direction, and ΔR p is the standard deviation of R p . , Γ is a parameter representing the left-right asymmetry of the implanted ion distribution, β is a parameter representing the sharpness of the peak of the implanted ion distribution, ξ is a proportional coefficient, and R max is the maximum ion range, the ions of the tail function The parameter L representing the tail spread of the injection distribution is
L = ξ (R max −R p )
An ion implantation distribution generation method that performs calculations assuming that
N (x) = (Φ + Φ chan) n a (x) + Φ chan n c (x)
Where n a (x) and n c (x) are Pearson functions having the same moment parameters R p , ΔR p , γ, β as h ma (x), h mc (x), x T = R p + ΔR p , where κ is a proportional coefficient,
n a (x) = h ma (x)
n c (x) = h mc (x): x <x T
n c (x) = κ [h mc (x) + h TC (x)]: x> x T
And the peak concentration position is x pc , a is a parameter representing the shape of the tail spread of the ion implantation distribution, and η is a coefficient.
h TC (x) = h mc (x pc ) exp {− (lnη) [(x−x pc ) a / L]}
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