Three-dimensional Modeling of Transient Enhanced Diffusion

과도 증속 확산(TED)의 3차원 모델링

In this paper, we report the first three-dimensional simulation result of the transient enhanced diffusion(TED) of dopants in the ion-implanted silicon by employing our 3D semiconductor process simulator, INPROS system. In order to simulate three-dimensional TED redistribution of dopants in silicon, the dopant distributions after the ion implantation was calculated by Monte Carlo(MC) method, followed by finite element(FE) numerical solver for thermal annealing. Excellent agreement between the simulated 3D profile and the SIMS data has been obtained for ion-implanted arsenic and phosphorus after annealing the boron marker layer at 75$0^{\circ}C$ for 2 hours. Our three-dimensional TED simulation could successfully explain the reverse short channel effect(RSCE) by taking the 3D point defect distribution into account. A coupled TED simulation and device simulation allows reverse short channel effect on threshold to be accurately predicted.

본 논문에서는 본 연구진이 개발 중인 INPROS 3차원 반도체 공정 시뮬레이터 시스템에 이온주입된 불순물의 과도 확산(TED, transient enhanced diffusion) 기능을 첨가하여 수행한 계산 결과를 발표한다. 실리콘 내부에 이온주입된 불순물의 재분포를 시뮬레이션하기 위하여, 먼저 몬테카를로 방법으로 이온주입 공정을 수행하였고, 유한요소법을 이용하여 확산 공정을 수행하였다. 저온 열처리 공정에서의 붕소의 과도 확산을 확인하기 위하여, 에피 성장된 붕소 에피층에 비소와 인을 이온 주입시킨 후, 750℃의 저온에서 2시간 동안 열처리 공정을 수행하였다. 3차원 INPROS 시뮬레이터의 결과와 실험적으로 측정한 SIMS 데이터와 그 결과가 일치함을 확인하였다. INPROS의 점결함 의존성 과도 증속 확산 모델과 소자 시뮬레이터인 PISCES를 이용하여 역 단채널 길이 효과(RSCE, reverse short channel effect)를 시뮬레이션하였다.