MICROTEC. Es un simulador 2D de dispositivos y procesos de fabricación electrónicos de Silicio.

Transcripción

1 Es un simulador 2D de dispositivos y procesos de fabricación electrónicos de Silicio. Cómo se ejecuta el programa? Este programa, guarda todos los ficheros relacionados en el mismo directorio donde se encuentra el ejecutable. Las extensiones de los proyectos son *.dbf y *.mdx. Estos ficheros pueden ser restaurados y abiertos de nuevo. Cómo es la interfaz del programa? 1. En este programa se trabaja con proyectos 2. Menú de ejecución: Run (ejecutar el proyecto), 2D output y 3D output (para hacer las representaciones gráficas), Help y Exit 3. Dependiendo del METODO (Method) empleado (manera de ejecución del proyecto) los proyectos pueden ser de diferentes tipos: a) Método: SiDif (Simulation of Difusión) Es el simulador 2D de procesos de fabricación: implantación, difusión, oxidación y epitaxia b) Método: SemSim (Semiconductor Simulator) Es el simulador de dispositivos semiconductores en condiciones estacionarias y 2D) c) Método: MergIC (Merge IC). Este programa es la unión o la interfaz entre el simulador de procesos (SiDif) y el simulador de dispositivos (SemSim) d) Método: Batch Mode Sirve para encadenar diferentes métodos en el orden adecuado. 4. Select Proyect o Menú Principal de Proyectos (a la izquierda): - Proyectos que aparecen por defecto a Bach MOSFET simulation Método: Batch mode run b. DMOS Método: SemSim c. Drain/Gate formation test Método: SiDif d. LOCOS process Método: SiDif e. MergIC Método: MergeIC f. Schottky Diode Método: SemSim g. BJT Método: SemSim h. BJT Breakdown Método: SemSim i. BJT fabrication Método: SiDif

2 j. Diode Método: SemSim k. MOSFET Método: SemSim l. MOSFET breakdown Método: SemSim m. MOSFET numerical doping Método: SemSim - En la parte inferior de Select Proyect aparece el Menú de edición: Posibilita añadir (add), actualizar (update), copiar (copy) y borrar (delete) Cúal es la manera más conveniente de comenzar un nuevo Proyecto? A. La manera más sencilla es a. Ir a la ventana de Select Project y escoger un proyecto existente similar al que se desea realizar. b. Hacer clic en el botón de Copy se creará un nuevo proyecto, al cuál se le puede cambiar el nombre y se puede decir que lo actualize ( Update ) c. B. Si necesitamos comenzar un Proyecto uevo, debemos escribir el nombre del proyecto en la Ventana name, seleccionar un método en la ventana Method y después hacer clic en Add. De este modo se creará un proyecto con los parámetros por defecto en el directorio. Una vez que el proyecto ha sido seleccionado o creado, posteriormente se deberán modificar los directorios o los parámetros en Proyect Settings de manera adecuada 5. En Proyect Settings (a la derecha):, nos dice los diferentes directorios de los que consta ese proceso Por Ejemplo: LOCOS process tiene por defecto 7 directorios a. Domain and Mess b. Numerical Solution c. Substrate d. Boron implant e. Oxidation f. Arsenic implant g. Annealing - Al abrir cada directorio, vemos que consta de diferentes Parámetros que pueden ser editados (doble clic). se puede cambiar su valor

3 - Si se hace clic en parámetros o directorios con el botón izdo y después con el derecho: h. En un parámetro aparece una nueva ventana que permite: Edit, Delete, copy o Insert un nuevo parámetro. i. En un directorio aparece una nueva ventana que permite: Delete, Copy, Insert o Add un nuevo directorio. 6. Cuando se introduzca un nuevo directorio puede ser: Caso de que el proyecto sea con el método: SiDif - Recocido (Annealing ) - Implantación de Fósforo, Arsénico, Boro - Deposición de Boro, Arsénico, Fósforo - Epitaxia 7. SiDif tiene diferentes directorios y parámetros. Cada directorio comienza un grupo de parámetros separados mediante espacios o comas Todos los directorios son de dos tipos: Basicos y de parámetros del modelo (mas detalles en el Manual de Usuario) CAPITULO PROCESS SIMULATIO Basicos MESH: parámetros de mallas y dominio computacional - NX:número de mallas en la dirección X (>3) - NY:número de mallas en la dirección Y (>3) Parámetros del modelo: Son de un modelo en concreto BAND: Gap de bandas y concentración intrínseca de portadores - Etc... SUBS: Parámetros del susbstato SOLV: Control de la solución numérica PHDE: Deposición de Fósforo BODE: Deposición de Boro ASDE. Deposición de Arsénico PHIM: Implantación de Fósforo BOIM: Implantación de Boro ASIM: Implantación de Arsénico OXID: Parámetros de la Oxidación ANNE: Parámetros de recocido EPIT: Formación de una epilayer DIFF: Cte de difusión de As, B y P OED: Difusión realzada por oxidación DROX: Ctes cinéticas de oxidación seca WEOX Ctes cinéticas de oxidación húmeda LOCO: Parámetros de la fórmula de bird`s peak de la oxidación local SEGR: Parámetros o constantes de segregación

4 8. Para realizar la simulación en Menú de ejecución: Run (ejecutar el proyecto) 9. Para visualizar los resultados debemos ver en el caso de un Proyecto con el método SiDif 3D output (para hacer las representaciones gráficas) Ejemplo: BJT fabrication Este sistema permite representar gráficamente en 3D por ejemplo: -En el eje Z se muestran las concentraciones de dopantes (aceptoras, donoras, totales, netas, o de cada uno de los dopantes) en menú Surface Permite (menú de izquierda a derecha): - Rotar la representación 3D en dos sentidos. - Mover el cursor para mostrar el valor de la concentración paso a paso en cada malla X o Y - Ver en escala logarítmica - Ver gráfica de contornos (ver eje X frente a Y, pueden verse los valores en Wiew/Legend - Ver gráficas en 2D, o bien Z (concentración) frente a la dirección X o frente a Y. Para ver mas detalles acerca de la interfaz gráfica, véase CAPITULO: MICROTEC GRAPHICS: SIBGRAF

5 BJT FABRICATIO : Transistor P Vemos que tiene la extensión que marca el fichero Pooooo27.3D (indicando que la visualización es 3D) Primero se define el dominio y las mallas Luego el substrato (orientación 111, con una contración inicial de Boro (tipo P, del mismo tipo de dopante que la Base del transistor NPN) de cm -3 ) IMPLA TACIO El paso siguiente es realizar una implantación iónica de Arsénico para fabricar la capa enterrada. La dosis de arsénico es N 0 =10 15 cm -2 con una energía de 300 kev. Máscaras de implantación: Valor de XM - Si XM >0 el dopante se implanta desde XX=0 hasta XX=XM - Si XM <0 el dopante se implanta desde ABX(XM) hasta XX (máxima dimension) - Si XM=0 no se realiza la implantación - Si queremos implantación uniforme a lo largo de toda la superficie (desde 0 hasta XX), entonces XM >>>> XX. Dosis de implantación: Valor de DX (Viene dada en cm -2 ) Energía de implantación: Valor de E (El máximo valor de EN es 1000 kev )

6 RECOCIDO A continuación se realiza el recocido, paso usualmente necesario después de cada implantación iónica a Tª típica de 1000 C y durante un tiempo aproximado de 300 s (5 minutos) Temperatura de Recocido: Valor de TC (Viene dada en ºC) Tiempo de Recocido: Valor de TM (Viene dada en s) CRECIMIE TO DE CAPA EPITAXIAL Posteriormente se crece una capa epitaxial de grosor 2 µm (durante 10 minutos a 1050 ºC) de Si dopado con As (tipo N): cm -3. Esta capa epitaxial formará el colector del transistor. Temperatura de Oxidación: Valor de TC (Viene dada en ºC) Tiempo de Oxidación: Valor de TM (Viene dada en s) Tiempo inicial: Valor de TAU Viene dada en s, los valores recomendados son: - 30 s para una temperatura de 1200 ºC s para una Tª de 1100 ºC s para una Tª de 1000 ºC s para una Tª de 900 ºC Concentración inicial del dopante: Valor de PH, BO, AS Viene dada en cm -3 Grosor de la capa epitaxial: Valor de TH Viene dada en µm, tener en cuenta el valor de YY sea suficiente al realizar este crecimiento Para formar el colector se realizan dos implantaciones sucesivas de Fósforo (tipo N) con una fase intermedia de recocidos. Véase que estas implantaciones poseen máscaras XM con valores negativos, por lo que el dopante se implanta desde ABX(XM) hasta XX (máxima dimensión) Para formar la base, se realiza una implantación de Boro (Tipo P), mediante una máscara de XM=0.8, con una dosis N 0 = cm -2, y 10 kev seguida de su posterior recocido Para formar el emisor, se realiza una implantación de Arsénico (Tipo N), mediante una máscara de XM=0.35 (en una región más estrecha que la base), con una dosis N 0 = cm -2, y 10 kev seguida de su posterior recocido

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