JP5347493B2 - Ion implantation distribution generation method and simulation apparatus - Google Patents
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Description
本発明はイオン注入分布発生方法及びシミュレーション装置に関するものであり、例えば、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テールの拡がりを表すパラメータLの比例係数ξLに物理的意味を持たせるための構成に関するものである。 The present invention relates to an ion implantation distribution generation method and a simulation apparatus. For example, the proportional coefficient ξ of a parameter L that represents the spread of a tail when an ion implantation distribution is generated using a tail function proposed by the present inventor. It relates to a configuration for giving L a physical meaning.
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。この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、分布の標準偏差である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。 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. In this LSS theory, approximation is necessary when solving the integral equation. In the models proposed so far, the projection R p of the ion range in the injection direction is not a problem, but the standard deviation ΔR p of the distribution is There is a problem that accuracy is greatly reduced or calculation is not possible.
そこで、本発明者等は、データベースを構築する際に用いる関数として、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、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、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或いは非特許文献2参照)。
Therefore, the present inventors have proposed a tail function from the conventional dual Peason function as a function used when constructing a database. By using this tail function, the parameter of the Peason distribution that is currently used as a standard is analytically obtained for the first time, and a unique parameter set can be made with fewer parameters (for example,
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.
一方、近年、Siより高移動度を有するSi1-xGexにより、MOSFET、特に、pチャネル型MOSFETを構成することが試みられている。
しかし、いままでは、Si或いはGeについては豊富なデータベースが構築されているが、Si1-xGexについては、具体的なシミュレーション手法やデータベースが充分に開発されていないという問題がある。 However, up to now, an abundant database has been constructed for Si or Ge, but there is a problem that a specific simulation method and database have not been sufficiently developed for Si 1-x Ge x .
また、Si或いはGeについてのシミュレーション手法をSi1-xGexにそのまま適用するとしても、従来の提案されているシミュレーションに用いられているいくつかのモデルが経験的に扱われており、物理的意味が乏しいものがいくつかあるという問題がある。 Moreover, even if the simulation method for Si or Ge is applied to Si 1-x Ge x as it is, some models used in the conventionally proposed simulation are treated empirically and physically There is a problem that there are some things that are meaningless.
イオン注入分布のテールの拡がりを表すパラメータLはRmaxをイオンの最大飛程、Rpをイオンの射影とすると、(Rmax−Rp)に比例するとしてほぼ成功しているが、その比例係数ξLに物理的意味が乏しいという問題がある。さらに、この比例係数ξLがいかなるパラメータ依存性を有するかが不明であるという問題がある。 Ion implantation parameter L representing the spread of the tail of the distribution of the R max maximum range of the ion, when the R p and the projection of the ions, but almost successful proportional to (R max -R p), the proportionality There is a problem that the coefficient ξ L has a poor physical meaning. Furthermore, there is a problem that it is unclear what parameter dependency this proportional coefficient ξ L has.
したがって、本発明は、テール関数におけるイオン注入分布のテールの拡がりを表すパラメータLの比例係数ξLに物理的意味を持たせることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to give a physical meaning to the proportional coefficient ξ L of the parameter L representing the tail spread of the ion implantation distribution in the tail function.
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(1)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イオンの飛程の注入方向の射影を表すパラメータRp、分布の標準偏差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として用いるとともに、
Rmaxをイオンの最大飛程とした場合に、L=ξL(Rmax−Rp)で定義されるイオン注入分布のテールの広がりを表すパラメータLにおける比例係数ξLを、A,rsを係数、M1をイオンの質量数、M2を基板を構成する原子の質量数、Eをイオンのエネルギー、E1を電子阻止能と核阻止能とが等しくなるエネルギーとして、下記の式(2)とした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) ・・・(1)
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)/L〕a }
When R max is the maximum ion range, the proportional coefficient ξ L in the parameter L representing the tail spread of the ion implantation distribution defined by L = ξ L (R max −R p ) is expressed as A, r s. Is the coefficient, M 1 is the mass number of ions, M 2 is the mass number of atoms constituting the substrate, E is the energy of the ions, and E 1 is the energy at which the electron stopping power and the nuclear stopping power are equal. An ion implantation distribution generation method as described in 2) is provided.
N (x) = (Φ- Φ chan) n a (x) + Φ chan n c (x) ··· (1)
However, n a (x) and n c (x) are the 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
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 ) / L] a }
また、別の観点からは、上述のイオン注入分布発生方法に関する計算式に基づく計算を実行するシミュレーション装置が提供される。 From another viewpoint, there is provided a simulation apparatus that executes a calculation based on the calculation formula relating to the above-described ion implantation distribution generation method.
開示のイオン注入分布発生方法及びシミュレーション装置によれば、テール関数におけるイオン注入分布のテールの拡がりを表すパラメータLの比例係数ξLをイオンの散乱角度θavと関連付けることができる。それによって、比例係数ξLが物理的意味を持つことになるので多くの実験データの統一的説明が可能になる。 According to the disclosed ion implantation distribution generation method and simulation apparatus, the proportional coefficient ξ L of the parameter L representing the tail spread of the ion implantation distribution in the tail function can be associated with the ion scattering angle θ av . As a result, the proportionality coefficient ξ L has a physical meaning, so that a lot of experimental data can be unified.
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、質量数M1のイオンは、基板中を基板を構成する質量数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数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 ion having the mass number M 1 proceeds in the x direction while interacting with the nucleus and electrons of the atom having the mass number M 2 constituting the substrate. At this time, the atom having the mass number 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、質量数M1のイオンが、質量数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 ・・・(4)
となる。
Figure 2 is an explanatory view of the parameters at the ion implantation, ions of mass number M 1 is shows a state in which it is implanted into the substrate consists of an element of the mass number 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, the lateral extent When R T, as is apparent from the figure,
R T 2 = (Δy) 2 + (Δz) 2 (4)
It becomes.
そこで、イオンの横方向の広がりΔRptを、
ΔRpt=(RT 2 /2)1/2 ・・・(5)
で定義する。また、分布の標準偏差を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 ··· (5)
Define in. Also, the standard deviation of the distribution is 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。なお、1016cm-3程度がSIMSのバックグランウンドノイズである。 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 distribution with a tail by the parameter L representing the tail spread of the ion implantation distribution. Note that about 10 16 cm −3 is SIMS background noise.
この図3を基にして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。
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) ・・・(6)
で表される。
The tail function N (x) of the higher hierarchy proposed by the present inventor will be described with reference to FIG.
N (x) is the depth direction of the substrate, x is the dose of ions to be implanted, Φ chan is the channel dose, n a (x) is the amorphous part distribution function, and n c (x) is The distribution function of the channeling part is
N (x) = (Φ- Φ chan) n a (x) + Φ chan n c (x) ··· (6)
It is represented by
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、分布の標準偏差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x=xTにおける式の連続性を保証するための係数とした場合に、
na(x)=hma(x) ・・・(7)
nc(x)=hmc(x):x<xT ・・・(81)
nc(x)=κ〔hmc(x)+hTC(x)〕:x>xT ・・・(82)
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)/L〕a }・・(9)
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。したがって、提案に係るテール関数N(x)は、2つのPeason関数の和で表される。
However, n a (x) and n c (x) are parameters R p representing the projection of h ma (x) and h mc (x) in the implantation direction of the ion range, standard deviation ΔR p of the distribution, and implantation. In order to guarantee the continuity of the expression at x = x T , the parameter γ representing the left-right asymmetry of the 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 If the coefficient is
n a (x) = h ma (x) (7)
n c (x) = h mc (x): x <x T (8 1 )
n c (x) = κ [h mc (x) + h TC (x)]: x> x T (8 2 )
The peak concentration position is represented by x pc , L is a parameter representing the tail spread of the ion implantation distribution, α is a parameter representing the shape of the tail spread, and η is a coefficient. TC (x) is
h TC (x) = h mc (x pc ) exp {− (lnη) [(x−x pc ) / L] a } (9)
It is represented by 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. Therefore, the tail function N (x) according to the proposal is represented by the sum of two Peason functions.
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。また、hTC(x)における係数ηとしては、ここでは、η=1000とする。 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), as [Delta] R p, gamma, beta, moment parameters R p in the amorphous layer, [Delta] R p, gamma , Β is adopted as it is. The coefficient η in h TC (x) is η = 1000 here.
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、実測による値でも良いが、ここでは、拡張LSS理論(必要ならば、特願2008−069509参照)から求めたRp、ΔRp、γ、βを用いる。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という利点がある。 In this case, the moment parameters R p , ΔR p , γ, and β in the amorphous layer may be values obtained by actual measurement, but here are obtained from the extended LSS theory (see Japanese Patent Application No. 2008-0669509 if necessary). R p , ΔR p , γ, and β are used. The LSS theory has an advantage that the energy dependence of the distribution moment can be immediately calculated if the injection conditions are determined without tracking the particle trajectory.
このよう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。 After using the parameters R p , ΔR p , γ, and β defined in this way, the parameters L, α, and Φ chan related to the tail function crystal are extracted by fitting the measured values by SIMS to be arbitrary. Build a unique database with very little.
なお、電子阻止能Seは、リントハルトのモデルにおける電子阻止能Seを用いても良いし、或いは、ベーテの電子阻止能と組み合わせた改良電子能を用いても良い。なお、ここでは、下記の式(10)で表されるリントハルトのモデルにおける電子阻止能Se(例えば、非特許文献1参照)を用いる。
この電子阻止能SeをSi1-xGexに適用する場合には、下記の式(11)のように、組成比xに対応した比率でZ2をSiとGeに分割してその和で表す。
また、核阻止能Sn、2次のエネルギー擾乱係数Ωn 2 及び3次のエネルギー擾乱係数Λn 2 は、上述の拡張LSS理論で用いた下記の式(12)乃至式(14)で表されるSn、Ωn 2 及びΛn 2 をSi1-xGexに対しても拡張して適用する。なお、式(12)乃至式(14)における係数μは、μ=M2/M1である。
次に、基板の単位セルの原子濃度Nは、基板の原子密度をρとし、Navoをアボガドロ定数、MSi及びMGeをそれぞれSiの質量数及びGeの質量数とすると、下記の式(15)で表される。
この場合、組成比xのSi1-xGexの格子定数aは、
a=0.002733x2 +0.01992x+0.5431〔nm〕・・・(16)
で与えられる。また、ダイヤモンド結晶構造のSi1-xGexは組成比xの如何に係わらず、単位格子当たり8個の原子が属するので、基板の原子密度をρは下記の式(17)で表される。
a = 0.002733x 2 + 0.01992x + 0.5431 [nm] (16)
Given in. In addition, since Si 1-x Ge x having a diamond crystal structure has 8 atoms per unit lattice regardless of the composition ratio x, the atomic density of the substrate is expressed by the following formula (17). .
次に、イオン注入分布のテールの広がりを表すパラメータL、即ち、チャンネリングテール長について検討する。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(18)で表現される。
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) ・・・(19)
と表現することを本発明者は既に提案している(必要ならば、特願2008−059070参照)。
Moreover, as also shown in FIG. 3, L is from a channeling length when relative to the projection R p of the injection direction of the projected range of the ion, the xi] L and proportional constant,
L = ξ L (R max −R p ) (19)
The present inventor has already proposed that (see Japanese Patent Application No. 2008-059070 if necessary).
この式(19)においては、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ことが比例定数ξLで経験的に表現されている。 In this equation (19), the channeling ions are on average farther from the nucleus than in the case of electron interaction in the amorphous state, that is, the electron stopping power in this case is in the amorphous layer. On the other hand, it is empirically expressed by the proportional constant ξ L that it is different from the effective one, and that L is not physically strictly defined but qualitatively represents the channeling length.
ここで、LをSIMSデータから求め、一方、Rmax及びRpについては上述の拡張LSS理論から求め、求めたL,Rmax,Rpを上記式(19)に代入することによって比例係数ξLを評価する。 Here, L is obtained from SIMS data, while R max and R p are obtained from the above-mentioned extended LSS theory, and the proportional coefficients ξ are assigned by substituting the obtained L, R max , R p into the above equation (19). Evaluate L.
図6はξLの評価結果を示した図であり、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6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、20keV〜80keVの範囲ではξL=0.5〜1.5となっている。また、各イオンにおいて、比例係数ξLはエネルギーの増大とともに漸増している。 FIG. 6 is a diagram showing the evaluation result of ξ L. Here, the implantation obtained by fitting the measured value by tail and the tail function when three types of ions of B, P, and As are implanted into the Si substrate. It shows energy dependence. As is apparent from FIG. 6, the dependence of the implantation energy varies depending on the type of ions, and ξ L = 0.5 to 1.5 in the range of 20 keV to 80 keV. Further, in each ion, the proportionality coefficient ξ L gradually increases as the energy increases.
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7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 7 is a schematic illustration of a nuclear stopping power S n and the electronic stopping power S e, the value by Although there are energy E 1 that matches the nuclear stopping power S n and the electronic stopping power S e ionic species Will be different.
図8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依存性が明瞭になり、ほぼ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/E1が1より小さい場合にはξLは1より小さく、E/E1が1より大きい場合にはξL も1より大きくなっている。 FIG. 8 is an explanatory diagram of the dependence of the proportionality constant ξ L on the normalized implantation energy (E / E 1 ). The dependence on impurities is almost clear and the dependence is almost universal. In this case, although there is variation, ξ L is smaller than 1 when E / E 1 is smaller than 1, and ξ L is larger than 1 when E / E 1 is larger than 1.
但し、図8から明らかなように、イオン種毎に依存性が若干異なっており、イオンの質量が小さくなるにつれて比例定数ξLは小さくなっている。一方、Siに対する比例定数ξLとGeに対する比例定数ξLの乖離は、イオンの質量が大きくなるにつれて大きくなっている。さらに細かくみると、基板がGeの場合はSiの場合に比べて比例定数ξLは常に下側にある。つまり、弱い基板依存性があるように見える。 However, as is apparent from FIG. 8, the dependence is slightly different for each ion species, and the proportionality constant ξ L decreases as the ion mass decreases. On the other hand, the deviation of the proportional constant xi] L for the proportionality constant xi] L and Ge to Si is greater as the mass of the ion is increased. In more detail, when the substrate is Ge, the proportionality constant ξ L is always lower than that of Si. In other words, it appears that there is a weak substrate dependency.
この依存性の物理的な意味についてさらに検討する。まず、イオンがチャンネリングする前に大きく散乱された場合には、チャンネリング経路はイオンの入射方向と異なる。したがって、パラメータLはイオンの入射方向に投影された長さであるので、その比例係数ξLは小さくなる。 The physical meaning of this dependency is further examined. First, when ions are greatly scattered before channeling, the channeling path is different from the incident direction of ions. Therefore, since the parameter L is the length projected in the ion incident direction, the proportional coefficient ξ L becomes small.
そこで、飛程Rと飛程の射影Rpとの関係として、下記の式(20)を導入する。
ここで、上記の図1における散乱の結果としての飛程Rと飛程の射影Rpとの関係を考慮して、平均散乱角θavを下記の式(21)で定義する。
また、上記の式(21)において、基板の原子の質量数M2として、組成比xのSi1-xGexに対しては、
M2=28.09(1−x)+72.61x ・・・(22)
を用いる。
Further, in the above formula (21), as Si 1-x Ge x having a composition ratio x as the mass number M 2 of the atoms of the substrate,
M 2 = 28.09 (1-x) + 72.61x (22)
Is used.
一方、チャンネリングするイオンの電子阻止能が基板の平均的電子阻止能より小さくなると、比例係数ξLは大きくなる。また、低入射エネルギーにおいて核阻止能が優勢になった場合には、核との相互作用が不可避となり、比例係数ξLは小さくなる。このような特性が上述の比例係数ξLのエネルギー依存性を説明する物理的な意味合いである。 On the other hand, when the electron stopping power of the channeling ions becomes smaller than the average electron stopping power of the substrate, the proportionality coefficient ξ L increases. Further, when the nuclear stopping power becomes dominant at low incident energy, the interaction with the nucleus is unavoidable, and the proportional coefficient ξ L becomes small. Such a characteristic is a physical meaning for explaining the energy dependency of the proportional coefficient ξ L described above.
上記の本発明者による拡張LSS理論においては、このような比例係数ξLのエネルギー依存性を下記の式(23)で半経験的に表現していた。
ξL=λ(Z2)In(1000E/E1):E/E1≧1/1000 ・・(231)
ξL=0 :E/E1<1/1000 ・・(232)
但し、λ(Z2)は基板依存性を示す係数であり、Si基板及びGe基板の場合には、それぞれ、
λ(Z2=14:Si)=0.1485 ・・・(24)
λ(Z2=32:Ge)=0.1080 ・・・(25)
である。
In the above extended LSS theory by the present inventor, such energy dependency of the proportional coefficient ξ L is expressed semi-empirically by the following equation (23).
ξ L = λ (Z 2 ) In (1000E / E 1 ): E / E 1 ≧ 1/1000 (23 1 )
ξ L = 0: E / E 1 <1/1000 (23 2 )
However, λ (Z 2 ) is a coefficient indicating the substrate dependence. In the case of the Si substrate and the Ge substrate,
λ (Z 2 = 14: Si) = 0.1485 (24)
λ (Z 2 = 32: Ge) = 0.1080 (25)
It is.
ここで、比例係数ξLにより正確で且つ物理的な意味合いを持たせるために、上記の平均散乱角θavを利用して、下記の式(26)で表す。
この式(26)から分かることは、基板の構成原子の質量数M2が大きくなるほど、且つ、入射イオンの質量数M1が小さくなるほど、比例係数ξLは小さくなる。このことは、基板の構成原子の質量数M2が大きくなるほど、且つ、入射イオンの質量数M1が小さくなるほどイオンが大きく散乱されて飛程の射影Rpが小さくなるという物理現象を表現していることになる。 It can be understood from this equation (26) that the proportional coefficient ξ L decreases as the mass number M 2 of the constituent atoms of the substrate increases and as the mass number M 1 of the incident ions decreases. This larger mass number M 2 of the substrate constituent atoms of, and to express physical phenomenon that is ions greatly scattered as the mass number M 1 of the incident ions is small projective R p of the projected range is reduced Will be.
図9及び図10は、それぞれBイオン及びAsイオンをSi基板及びGe基板に注入した場合の50個のイオンの軌跡をモンテカルロ法により求めてプロットしたものである。
図9から明らかなように、Ge基板中のBイオンの軌跡はSi基板中のBイオンの軌跡と同等かそれ以上の長さである。
FIG. 9 and FIG. 10 are plots obtained by calculating the locus of 50 ions by the Monte Carlo method when B ions and As ions are implanted into the Si substrate and the Ge substrate, respectively.
As is clear from FIG. 9, the trajectory of B ions in the Ge substrate is equal to or longer than the trajectory of B ions in the Si substrate.
しかし、Ge基板中のBイオンの軌跡は多数回の散乱を繰り返して高角度で屈曲しており、散乱角θavが大きいことに対応する。その結果、軌跡の最終点、即ち、Ge基板におけるBイオンの注入深さは、Si基板における注入深さより浅くなる。 However, the trajectory of B ions in the Ge substrate is bent at a high angle by repeating many times of scattering, which corresponds to a large scattering angle θ av . As a result, the final point of the trajectory, that is, the B ion implantation depth in the Ge substrate is shallower than the implantation depth in the Si substrate.
一方、図10から明らかなように、Ge基板中のAsイオンの軌跡はSi基板中のAsイオンの軌跡より短くなっており、したがって、何方の基板においては散乱角θavは小さくなることがわかる。したがって、比例係数ξLの基板の構成原子の質量数M2依存性は、質量数M1がAsより相対的に小さなBの場合に顕著になる。 On the other hand, as is apparent from FIG. 10, the locus of As ions in the Ge substrate is shorter than the locus of As ions in the Si substrate. Therefore, it is understood that the scattering angle θ av is small in any substrate. . Therefore, the dependency of the proportionality coefficient ξ L on the mass number M 2 of the constituent atoms of the substrate becomes remarkable when the mass number M 1 is B, which is relatively smaller than As.
上述の図8は、式(26)におけるパラメータrs及びAを、それぞれrs=0.2,A=0.18とした場合の比例定数ξLの規格化注入エネルギー依存性の説明図であり、質量数M1の小さなBの場合に、質量数M2依存性が大きくなることが表されている。 FIG. 8 described above is an explanatory diagram of the normalized injection energy dependence of the proportionality constant ξ L when the parameters r s and A in equation (26) are r s = 0.2 and A = 0.18, respectively. In the case of B having a small mass number M 1, the dependence on the mass number M 2 is increased.
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11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。
Next, the parameter α representing the shape of the tail spread of the ion implantation distribution will be examined.
FIG. 11 is an explanatory diagram of the dependence of the parameter α on the implantation energy. Here, it is obtained by fitting the measured value by tail and the tail function when three types of ions of B, P, and As are implanted into the Si substrate. The dependence on injection energy is shown. As is apparent from the figure, the dependence of the implantation energy varies depending on the type of ions.
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 with 1 .
図12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/E1が1よりも小さければα=1となり、E/E1が1よりも大きければα=2となっている。 FIG. 12 is an explanatory diagram of the dependence of the parameter α on the normalized injection energy (E / E 1 ). Although variation is seen in the case of P, E / E 1 is also a good measure for delimiting the phenomenon in this case. It has become. That is, if E / E 1 is smaller than 1, α = 1, and if E / E 1 is larger than 1, α = 2.
そこで、図12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、αがE/E1=1を境にして急激に変動するので、
α(E)=1+1/{1+(E1/E)4 } ・・・(27)
で経験的に表現される。
Therefore, the dependence of the parameter α shown in FIG. 12 on the normalized injection energy (E / E 1 ) varies abruptly when α is E / E 1 = 1.
α (E) = 1 + 1 / {1+ (E 1 / E) 4 } (27)
It is expressed empirically.
次に、チャネルドーズ量Φchanについて検討する。図13乃至図15は、それぞれB,P,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る。なお、いずれの場合も注入エネルギーを20keV、40keV、80keV、160keVとした場合のSIMSによる実測値を示している。 Next, the channel dose amount Φ chan will be examined. FIGS. 13 to 15 are explanatory diagrams of the dose dependency of the channel dose Φ chan when B, P, and As are implanted into the Si substrate, respectively. In either case, the measured values by SIMS are shown when the implantation energy is 20 keV, 40 keV, 80 keV, and 160 keV.
この場合、ドーズ量Φが増大するに連れてΦchanが比例して増大し、あるドーズ量においてチャネルドーズ量Φchanは飽和する傾向が見られる。このドーズ量依存性に入射エネルギーの影響はほとんど見られない。 In this case, as the dose Φ increases, Φ chan increases proportionally, and the channel dose Φ chan tends to saturate at a certain dose. There is almost no influence of incident energy on the dose dependency.
この特徴を考察すると、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、イオンの軌跡はダメージの蓄積に依存しない。したがって、チャネルドーズ量Φchanはドーズ量Φに比例すると考えられる。しかし、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い、その結果、チャネルドーズ量Φchanは高ドーズ量において飽和することになる。 Considering this feature, the channel dose Φ chan is considered to be related to the accumulation of damage accompanying ion implantation. When the dose amount Φ is small, the damage region formed by each ion can be considered to be independent, so the ion trajectory does not depend on the accumulation of damage. Therefore, the channel dose amount Φ chan is considered to be proportional to the dose amount Φ. However, when the dose Φ is further increased, the damaged regions overlap and eventually cover the entire surface, and as a result, the channel dose Φ chan is saturated at a high dose.
そこで、Φchanのドーズ量Φ依存性をユニバーサルな関係として表すと、
Φchan=rchanΦ :rchanΦ<Φchansat ・・・(281)
Φchan=Φchansat :rchanΦ>Φchansat ・・・(282)
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。
Therefore, expressing the dependency of Φ chan on the dose Φ as a universal relationship,
Φ chan = r chan Φ: r chan Φ <Φ chansat (28 1 )
Φ chan = Φ chansat : r chan Φ> Φ chansat (28 2 )
It expresses. Note that r chan is set to 1 when expressed in a simplified manner.
なお、図13乃至図15から明らかなように、飽和の状態が各イオン種毎或いは基板毎にばらついている。そこで、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で規格化して、下記の式(29)で表現した。
Φchansat=3.3×1013(M1 /M2)-1.06 cm-2 ・・・(29)
As is apparent from FIGS. 13 to 15, the saturation state varies for each ion species or for each substrate. Therefore, the mass M 1 of each ion is normalized by the mass M 2 of the atoms constituting the substrate so that universal injection energy dependence can be obtained regardless of the type of ions and the type of substrate, and the following equation (29 ).
Φ chansat = 3.3 × 10 13 (M 1 / M 2 ) -1.06 cm -2 (29)
本発明の実施の形態においては、上記の関係式をシミュレーション装置に組み込んで所定の注入エネルギー毎に各種のパラメータL、α、ΦchanをSIMSデータとのフィッティングにより得る。得たパラメータL、α、Φchanをこの関係式に用いたパラメータRp、ΔRp、γ、βと組み合わせてセットにしたデータベースを構築し、構築したデータベースはシミュレーション装置内に格納する。このデータベースの基にして、各種のイオン種、基板、注入エネルギーに対するイオン分布を発生させる。 In the embodiment of the present invention, the above relational expression is incorporated into a simulation apparatus, and various parameters L, α, and Φ chan are obtained by fitting with SIMS data for each predetermined implantation energy. A database in which the obtained parameters L, α, and Φ chan are combined with the parameters R p , ΔR p , γ, and β used in this relational expression is constructed, and the constructed database is stored in the simulation apparatus. Based on this database, ion distributions for various ion species, substrates, and implantation energies are generated.
また、LSS理論においてはイオンの横方向の広がりΔRptを合わせて求めることができるので、ΔRpt(x)を下記の式(30)で表し、ΔRpt0をデータベースのセットに加えておくことにより、2次元のイオン分布を発生させることができる。
また、データベース化していないイオン種、基板種や注入エネルギーに対しては、その内挿および外挿で対応することが可能になる。 Further, it is possible to cope with ion types, substrate types, and implantation energies that are not in the database by interpolation and extrapolation thereof.
このように、本発明の実施の形態においては、注入イオン分布のテールの拡がりを表すパラメータLの比例係数ξLを散乱角θavと関連付けることにより、パラメータLに物理的意味合いを持たせることができる。 As described above, in the embodiment of the present invention, the parameter L has physical meaning by associating the proportional coefficient ξ L of the parameter L representing the tail spread of the implanted ion distribution with the scattering angle θ av. it can.
また、比例係数ξLが物理的意味を持つことにより多くの実験データの統一的説明が可能になるとともに、SIMSデータとの一致精度を向上することができる。なお、他のパラメータα、Φchanについては、係数の値を除いては先に提案したパラメータα、Φchanと基本的に同様である。 Further, since the proportionality coefficient ξ L has a physical meaning, it is possible to unify a lot of experimental data and improve the matching accuracy with SIMS data. The other parameters alpha, for [Phi chan, except the values of the coefficient parameters previously proposed alpha, is basically the same as [Phi chan.
以上を前提として、次に、図16乃至図33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、SIMSによる実測のための基板として、Si基板に厚さが、300nmのSi1-xGex層を減圧化学気相成長法(LPCVD法)により成長させた基板を用意する。この基板に対してB,P,Asをチルト角を7°とし、回転角を0°とした条件で、色々な注入エネルギーでイオン注入する。 Based on the above, the ion implantation distribution generation method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, as a substrate for actual measurement by SIMS, a substrate is prepared by growing a Si 1-x Ge x layer having a thickness of 300 nm on a Si substrate by a low pressure chemical vapor deposition method (LPCVD method). B, P, and As are ion-implanted with various implantation energies into this substrate under the conditions that the tilt angle is 7 ° and the rotation angle is 0 °.
この場合のSi1-xGex層のGe組成比xはラザフォード後方散乱(RBS)法によって評価した。図16はRBS法による測定結果の説明図であり、測定データとシミュレーション結果とを比較することによって実施例に使用するSi1-xGex層のGe組成比xをそれぞれ0.16、0.25、0.35と同定した。以下の各図においては説明を図を見やすくするために、x=0.16とx=0.35のデータのみを表示する。 In this case, the Ge composition ratio x of the Si 1-x Ge x layer was evaluated by the Rutherford backscattering (RBS) method. FIG. 16 is an explanatory diagram of measurement results obtained by the RBS method. By comparing measurement data and simulation results, the Ge composition ratio x of the Si 1-x Ge x layer used in the example is 0.16,. 25, 0.35. In the following figures, only data of x = 0.16 and x = 0.35 are displayed for easy understanding of the explanation.
なお、検出されたHeイオンは高エネルギーであるほど表面に近い位置の原子による散乱であるため、図16における矢印で示すSiの位置はSi基板とSi1-xGex層との界面位置である。また、矢印で示すGeの位置はSi1-xGex層の表面のGeとの衝突によって散乱されたHeイオンに対応する。 Since the detected He ions are scattered by atoms closer to the surface as the energy is higher, the position of Si indicated by the arrow in FIG. 16 is the interface position between the Si substrate and the Si 1-x Ge x layer. is there. Further, the position of Ge indicated by an arrow corresponds to He ions scattered by collision with Ge on the surface of the Si 1-x Ge x layer.
また、SIMSによるイオン分布の測定に際しては、一次イオンとしてCs+ を用い、測定対象がAsの場合には照射エネルギーを1keVとし、入射角を0°として、二次イオンとしてAs+ を検出することによりイオン分布を求める。また、測定対象がPの場合には照射エネルギーを1keVとし、入射角を45°として、二次イオンとしてP+ を検出し、測定対象がBの場合には照射エネルギーを1keVとし、入射角を20°として、二次イオンとしてB+ を検出する。 When measuring the ion distribution by SIMS, Cs + is used as the primary ion, and when the measurement target is As, the irradiation energy is 1 keV, the incident angle is 0 °, and As + is detected as the secondary ion. To obtain the ion distribution. When the measurement target is P, the irradiation energy is 1 keV, the incident angle is 45 °, and P + is detected as a secondary ion. When the measurement target is B, the irradiation energy is 1 keV, and the incident angle is At 20 °, B + is detected as secondary ions.
図17乃至図19は、それぞれB,P及びAsをSi基板及びGe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。各図の(a)はイオンを20keVの注入エネルギーで1×1013cm-2注入した場合であり、各図の(b)はイオンを20keVの注入エネルギーで1×1015cm-2注入した場合である。なお、SIMSデータにおけるバックグラウンドノイズは1016cm-3乃至1017cm-3である。
FIGS. 17 to 19 are ion implantation distribution diagrams when B, P, and As are implanted into the Si substrate and the Ge substrate, respectively. Here, the simulation values are compared with the actual measurement values by SIMS. (A) of each figure is the case where ions are implanted at 1 × 10 13 cm −2 at an implantation energy of 20 keV, and (b) in each figure is implantation of 1 × 10 15 cm −2 at an implantation energy of 20 keV. Is the case. The background noise in SIMS data is 10 16
各図において、イオン注入分布のピーク位置、即ち、Rpは組成比xの増加に伴って浅くなっている。また、チャネリングテールはドーズ量が1×1013cm-2の場合には組成比xの増加に伴って若干抑え込まれている。一方、ドーズ量が1×1015cm-2の場合には組成比x依存性は曖昧になっているが、これはSIMSの分解能によるものと考えられる。 In each figure, the peak position of the ion implantation distribution, i.e., R p is shallower with increasing composition ratio x. Further, the channeling tail is slightly suppressed as the composition ratio x increases when the dose is 1 × 10 13 cm −2 . On the other hand, when the dose amount is 1 × 10 15 cm −2 , the composition ratio x dependency is ambiguous, which is considered to be due to the resolution of SIMS.
図20乃至図22は、それぞれB,P及びAsの電子阻止能Se及び核阻止能Snのエネルギー依存性の説明図である。図20に示すように、Bの場合には、核阻止能Snは低エネルギー領域においては組成比xの増加とともに増加し、高エネルギー領域においては逆の関係になっている。20keVにおける核阻止能Snは組成比xの増加とともに若干増加しているが増加の程度は僅かである。 20 to 22 are explanatory views of the energy dependence of each B, electron stopping power of P and As S e and nuclear stopping power S n. As shown in FIG. 20, in the case of B, the nuclear stopping power S n increases with increasing composition ratio x in the low energy region, which is inversely related in the high energy region. The degree of increase is somewhat increased with increasing nuclear stopping power S n composition ratio x in the 20keV is slight.
一方、電子阻止能Seは常に組成比xの増加とともに減少している。20keVにおいては電子阻止能Seの方が優勢であるので、全阻止能は全てのエネルギー領域において常に組成比xの増加とともに減少する。したがって、上記の図17におけるRpが組成比xの増加に伴って浅くなる理由を阻止能の観点からはうまく説明できない。 On the other hand, the electron stopping power Se always decreases as the composition ratio x increases. Since in the 20keV a predominant direction of the electronic stopping power S e, the total stopping power decreases constantly with increasing composition ratio x in all energy regions. Therefore, the reason why R p in FIG. 17 becomes shallow as the composition ratio x increases cannot be well explained from the viewpoint of stopping power.
また、図21に示すように、Pの場合には、核阻止能Sn及び電子阻止能Seともに20keVにおいて各組成比xについてほぼ同じである。したがって、この場合も、上記の図18におけるRpが組成比xの増加に伴って浅くなる理由を阻止能の観点からはうまく説明できない。 Further, as shown in FIG. 21, in the case of P is approximately the same for the nuclear stopping power S n and the electronic stopping power S e both the composition ratio in the 20 keV x. Therefore, also in this case, the reason why R p in FIG. 18 becomes shallow as the composition ratio x increases cannot be well explained from the viewpoint of stopping power.
また、図22に示すように、Asの場合には、核阻止能Sn及び電子阻止能Seともに組成比xの増加に伴って大きくなっており、この場合は、上記の図19におけるRpが組成比xの増加に伴って浅くなる事象と対応している。 Further, as shown in FIG. 22, in the case of As is larger with an increase in the nuclear stopping power S n and the electronic stopping power S e both the composition ratio x, this case, R in the above FIG. 19 This corresponds to an event in which p becomes shallower as the composition ratio x increases.
図23乃至図25は、それぞれB,P及びAsの飛程R、射影Rp、横方向の拡がりΔRptのエネルギー依存性の説明図である。なお、ここでは、擬似結晶LSS(QCLSS)で評価した値を示している。 FIG. 23 to FIG. 25 are explanatory diagrams of energy dependence of the range R, projection R p , and lateral spread ΔR pt of B, P, and As, respectively. Here, the value evaluated by pseudo crystal LSS (QCLSS) is shown.
この場合、飛程Rは全阻止能の傾向と対応している。即ち、図23と図20との対比から明らかなように、Bの場合には、全阻止能が組成比xの増加とともに減少するので、飛程Rは逆に組成比xの増加とともに大きくなる。また、Pの場合も飛程Rは逆に組成比xの増加とともに大きくなる。一方、Asの場合には、図25と図22との対比から明らかなように、全阻止能が組成比xの増加とともに大きくなるので、飛程Rは逆に組成比xの増加とともに小さくなる。 In this case, the range R corresponds to the tendency of total stopping power. That is, as is clear from the comparison between FIG. 23 and FIG. 20, in the case of B, the total stopping power decreases as the composition ratio x increases, so that the range R increases as the composition ratio x increases. . In the case of P, the range R increases as the composition ratio x increases. On the other hand, in the case of As, as is clear from the comparison between FIG. 25 and FIG. 22, the total stopping power increases with the increase in the composition ratio x, so that the range R decreases conversely with the increase in the composition ratio x. .
また、B或いはPの場合、横方向の拡がりΔRptは組成比xの増加とともに大きくなっているが、これは、上記の式(26)からも明らかなように、質量数が相対的に小さなB或いはPの場合に、散乱角θavが組成比xの増加とともに大きくなることに対応する。 In the case of B or P, the lateral spread ΔR pt increases with an increase in the composition ratio x, which is relatively small in mass number, as is apparent from the above equation (26). In the case of B or P, this corresponds to an increase in the scattering angle θ av as the composition ratio x increases.
図26及び図27はBイオンのイオン注入分布図であり、それぞれSi基板及びGe基板に20keV、40keV、80keVの注入エネルギーで、1×1015cm-2のドーズ量の Bイオンを注入した場合のイオン注入分布図である。ここでは、上記の式(27)に示したΦchansatを用いてシミュレーションした結果を示しており、SIMSの実測データとの間の良好な一致が見られる。 26 and 27 are ion implantation distribution diagrams of B ions, in which B ions having a dose of 1 × 10 15 cm −2 are implanted into Si substrate and Ge substrate with implantation energy of 20 keV, 40 keV, and 80 keV, respectively. It is an ion implantation distribution diagram. Here, the result of simulation using Φ chansat shown in the above equation (27) is shown, and good agreement with the measured data of SIMS is seen.
図28乃至図33は、上述のようにして構築したデータベースの一例であり、ここでは、B,P,Asを、Si、Si0.9Ge0.1、Si0.8Ge0.2、Si0.6Ge0.4、Si0.2Ge0.8、Geに注入した場合のパラメータRp,ΔRp ,γ,β,L,α,ΔRpt0,mのセットとして示している。 FIG. 28 to FIG. 33 are examples of the database constructed as described above. Here, B, P, As are represented by Si, Si 0.9 Ge 0.1 , Si 0.8 Ge 0.2 , Si 0.6 Ge 0.4 , Si 0.2 Ge 0.8 , and parameters R p , ΔR p , γ, β, L, α, ΔR pt0 , m when implanted into Ge are shown.
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。また、以上の機能をプログラムとしてシミュレーション装置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ション装置を提供することが可能になる。 By constructing such a database, it becomes possible to stably set ion implantation conditions when designing a silicon integrated circuit device. In addition, by mounting the above functions as a program in a simulation apparatus, it is possible to provide a simulation apparatus that can easily determine ion implantation distribution under a wide range of implantation conditions.
Claims (6)
Rmaxをイオンの最大飛程とした場合に、L=ξL(Rmax−Rp)で定義されるイオン注入分布のテールの広がりを表すパラメータLにおける比例係数ξLを、A,rsを係数、M1をイオンの質量数、M2を基板を構成する原子の質量数、Eをイオンのエネルギー、E1を電子阻止能と核阻止能とが等しくなるエネルギーとして、下記の式(2)としたイオン注入分布発生方法。
N(x)=(Φ−Φchan)na(x)+Φchannc(x) ・・・(1)
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)/L〕a }
When R max is the maximum ion range, the proportional coefficient ξ L in the parameter L representing the tail spread of the ion implantation distribution defined by L = ξ L (R max −R p ) is expressed as A, r s. Is the coefficient, M 1 is the mass number of ions, M 2 is the mass number of atoms constituting the substrate, E is the energy of the ions, and E 1 is the energy at which the electron stopping power and the nuclear stopping power are equal. 2) A method for generating ion implantation distribution.
N (x) = (Φ- Φ chan) n a (x) + Φ chan n c (x) ··· (1)
However, n a (x) and n c (x) are the 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)
nc (x) = h mc (x): x <x T
nc (x) = κ [h mc (x) + h TC (x)]: x> x T
And the peak concentration position is represented by 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 ) / L] a }
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