Modellierung der Implantationsschäden in Silizium

15.02.2003 - 14.02.2007
Forschungsförderungsprojekt
Ionenimplantation ist das gebräuchlichste Verfahren der Siliziumtechnologie zum Einbringen von Dotieratomen in den Halbleiter. Als Nebeneffekt wird dabei das Kristallgitter geschädigt, sodass ein thermisches Ausheilen der Defekte nötig ist. Dabei verursachen die Defekte transient beschleunigte Diffusion der Dotieratome, was die Dotieratomprofile verbreitert und somit ein Hindernis für die Verkleinerung der Bauelementeabmessungen darstellt. Das Ausmaß der Diffusion und die Zeit und Temperatur, die nötig sind, um die Defekte auszuheilen, hängen von deren Anzahl und Typ ab. Ein detaillliertes Verständnis der Gitterschädigung während der Ionenimplantation und genaue Modelle für deren Simulation sind daher außerordentlich wichtig für das Design von Bauelementen. Die Relevanz des Themas wird dadurch illustriert, dass die "International Technology Roadmap for Semiconductors" Implantationsschäaden, Amorphisierung und anschließende Rekristallisation als schwierige Herausforderung auf dem Gebiet der Modellierung und Simulation bezeichnet. Ziel des Projekts ist ein detailliertes Verständnis der Schadensbildung in Silizium und quantitative Modelle, die die Abhängigkeit der Schäden von den Implantationsparametern wie Ionenmasse, Implantationsdosis, Dosisrate und Temperatur beschreiben. Als Simulationsmethoden werden atomistische Verfahren gewählt (Zweikörperwechselwirkungs-, kinetische Monte-Carlo- und Molekulardynamik-Simulationen). Diese haben in den letzten Jahren vermehrtes Interesse gefunden, da die nötigen Computer-Resourcen verfügbar wurden. Im Rahmen des Projekts werden Implantationsexperimente bei tiefen Temperaturen durchgeführt, um ballistische Effekte zu untersuchen, bei Temperaturen bis zu Raumtemperatur wird das dynamische Ausheilen von Defekten studiert, und schließlich werden Prozesse an der amorph-kristallinen Grenzschicht mit Hilfe von amorphisierenden Implantationen untersucht. Als analytische Verfahren werden Rutherford Backscattering und Channeling (RBS/C) benützt, um die Zahl der Defekte zu bestimmen, sowie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), um deren Morphologie zu untersuchen und die Position der amorph-kristallinen Grenzschicht zu messen. Besondere Beachtung wird der Quantifizierung von RBS/C geschenkt, wo durch ab-initio Rechnungen ermittelte Positionen der Defektatome verwendet werden. Zur Überprüfung der RBS/C-Resultate werden Dotieratomprofile nach Implantation in Channeling-Richtung mit Hilfe von Sekundärionen-Massenspektroskopie (SIMS) analysiert.

Personen

Projektleiter_in

Institut

Förderungsmittel

  • Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)

Forschungsschwerpunkte

  • Computational Science and Engineering

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Siliziumtechologiesilicon technology
Ionenimplantationion implantation
Implantationsschädenimplantation damage
Atomistische Simulationsmethodenatomistic simulation methods
Rutherford backscatteringRutherford backscattering
Transmissionselektronenmikroskopietransmission electron microscopy

Externe Partner_innen

  • Universität Wien
  • Johannes Kepler Universität Linz
  • Institut für Festkörperphysik
  • Institut für Chemische Technologien und Analytik