Влияние дозы и энергии имплантированных ионов бора на перенос электронов в n-канале кремниевых короткоканальных МОП-транзисторов

Abstract

На основе метода Монте-Карло разработаны модели и алгоритмы кинетического моделирования электронного переноса в условиях неоднородного распределения в подложке короткоканального МОП-транзистора акцепторной примеси. Изучено влияние дозы и энергии имплантированных ионов бора на значение средней дрейфовой скорости электронов в различных областях канала транзистора. C этой целью были построены специальные процедуры, которые позволили достаточно адекватно учесть при моделировании основные особенности электронного переноса в условиях реального профиля акцепторной примеси в п-канале МОП-транзистора. Разработан алгоритм расчета интенсивности рассеяния на ионах примеси в кремниевом МОП-транзисторе с учетом сильного разогрева электронного газа. Предложены выражения для расчета ширины области обеднения при условии неоднородного распределения примеси вглубь подложки. Рассчитаны значения дрейфовой скорости электронов в зависимости от относительной координаты вдоль канала при различных значениях дозы и энергии имплантированных в подложку транзистора ионов бора. Показано, что для выбранных диапазонов изменения дозы и энергии имплантированных ионов бора наибольшее влияние на величину дрейфовой скорости электронов оказывает энергия ионов. При этом с увеличением последней дрейфовая скорость электронов заметно увеличивается, что сопровождается значительным разогревом электронного газа. Это объясняется тем, что с ростом энергии ионов уменьшается их концентрация в приповерхностном слое транзистора, который составляет основную часть канала, вследствие чего, во-первых, значительно уменьшается рассеяние электронов на ионах имплантированной примеси, а, во-вторых, заметно возрастает значение максимальной напряженности электрического поля вблизи стока. Полученные результаты свидетельствуют о том, что кинетическое моделирование методом Монте-Карло позволяет весьма эффективно исследовать изменение электрофизических свойств приборных структур микро- и наноэлектроники в зависимости от таких параметров процесса имплантации ионов примеси, как доза и энергия.