автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Исследование и разработка конструктивно-технологических решений создания элементов фоточувствительной микросистемы с использованием методов приборно-технологического моделирования

На правах рукописи

ж

БАЛАШОВ АЛЕКСАНДР ГЕННАДЬЕВИЧ £

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ СОЗДАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ МИКРОСИСТЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 05.27.01 -твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена на кафедре Интегральной электроники и микросистем

Московского государственного института электронной техники (Технического университета).

Научный руководитель:

д.т.н., доцент Крупкина Татьяна Юрьевна

Научный консультант:

д.т.н., доцент Беспалов Владимир Александрович

Официальные оппоненты:

д.т.н., профессор Зайцев Николай Алексеевич к.т.н. Романов Игорь Михайлович

Ведущая организация:

ОАО НИИ Технологии и автоматизации производства

Защита диссертации состоится 2006 г., вг^часов на

заседании диссертационного Совета Д 212. 134. 01 при Московском государственном институте электронной техники по адресу: 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5

С материалами диссертацией можно ознакомиться в библиотеке.

Автореферат разослан " 2006 года

Ученый секретарь диссертационного сов<

доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Создание фоточувствительных элементов для различных диапазонов излучения, интегрированных на одном кристалле со считывающей электроникой, является одной из актуальных проблем микроэлектроники. Приборно-технологическое моделирование представляет собой один из эффективных методов решения этой задачи.

Важнейшим параметром, определяющим характеристики фотоприемников, является коэффициент заполнения пикселя (минимальной ячейки разложения изображения) чувствительным материалом. Ужесточение требований к пространственному разрешению матричных фотоприемников требует уменьшения размеров отдельных чувствительных элементов и промежутков между ними. Для обеспечения большого поля зрения фотосистем (высокого углового разрешения) необходимо существенно повышать число элементов (формат) матричного приемника.

По своей конструкции фотоприборы делятся на два типа: гибридные и монолитные приборы. Гибридные приборы состоят из двух и более кристаллов, один из которых представляет собой матрицу фоточувствительных элементов, попиксельно соединенною с кристаллом мультиплексора. В таких приборах фактор заполнения ограничивается необходимыми элементами электрической изоляции соседних пикселей.

В отличие от гибридных монолитные приборы содержат как чувствительный элемент, так и схемы считывания в едином кристалле. Наличие активных элементов, считывающих фотосигнал с чувствительного элемента, существенно уменьшает коэффициент заполнения, что ухудшает характеристики прибора в целом. В монолитных приборах конструктору необходимо идти на компромисс, ограничивая характеристики прибора со стороны фоточувствительного слоя по коэффициенту заполнения или со стороны схем считывания, применяя более простые и менее эффективные решения. Использование субмикронных транзисторов в схемах считывания позволяет повысить коэффициент заполнения благодаря уменьшению площади считывающих схем.

В фоточувствительных матрицах важными элементами являются как сами чувствительные ячейки, так и схемы считывания, которые должны занимать маленькую площадь и при этом обладать хорошим

быстродействием. В состав этих схем входят МДП-транзисторы, требования к которым можно сформулировать следующим образом: они должны занимать как можно меньшую площадь, обладать большой крутизной и малыми паразитными емкостями. Таким образом, необходимо использовать традиционные субмикронные транзисторы или транзисторные структуры с вертикальным каналом, что позволяет еще больше повысить быстродействие, одновременно уменьшив площадь.

Цель работы.

Целью диссертационной работы является исследование, разработка и оптимизация конструктивно-технологических решений создания основных элементов фоточувствительной микросистемы на основе использования методов приборно-технологического моделирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ исследуемых приборных структур как объектов приборно-технологического моделирования. Выделить наиболее критичные элементы конструкции с точки зрения моделирования и повышения технологичности устройств. Разработать модель субмикронного транзистора на основе проведенного анализа.

2. Разработать модель вертикального транзистора с дельта-легированием в области канала и исследовать его возможности как элемента фоточувствительных микросистем.

3. Разработать методику моделирования фоточувствительных элементов.

4. Исследовать характеристики фотодиода с лавинным умножением и провести его оптимизацию с применением разработанных методик.

Научная новизна.

1. Разработана модель субмикронного МОП-транзистора, учитывающая процессы аморфизации поверхности кремния при имплантации и особенности диффузии примеси в поликремнии при формировании затвора. Установлены критерии выбора системы уравнений для приборного моделирования субмикронных МОП-транзисторов в зависимости от конструктивно-технологических параметров структуры.

2. Установлены и объяснены зависимости токов утечки в конструкции вертикального МОП-транзистора с дельта-легированием в области канала от конструктивно-технологических параметров.

3. Разработана модель фотодиода с лавинным умножением и контактами Шоттки, проведен анализ характеристик фотодиода в УФ-диапазоне и получены зависимости оптимального рабочего напряжения от технологических параметров и размеров структуры.

Практическая значимость работы.

1. Результаты приборно-технологического моделирования использовались при оптимизации конструкции и технологического процесса КМОП-транзистора с проектными нормами 0,35 мкм на опытном производстве НИИСИ РАН.

2. Разработана, исследована и оптимизирована по токам утечки конструкция вертикального МОП-транзистора с дельта-легированием в области канала.

3. Разработана и оптимизирована по рабочему напряжению структура фотодиода с лавинным умножением. Структура апробирована на опытном производстве ГУ «НПК Технологический центр МИЭТ».

4. Разработаны вычислительные модели и методики расчета для приборно-технологического моделирования субмикронных МОП-транзисторов и фоточувствительных элементов.

Реализация результатов работы.

Результаты работы внедрены в рамках научно-исследовательских работ и в учебном процессе в Московском государственном институте электронной техники.

Результаты работы были внедрены в опытное производство ГУ «НПК Технологический центр МИЭТ», где были изготовлены и испытаны экспериментальные образцы фотодиода с лавинным умножением.

Методика моделирования оптоэлектронных структур апробирована при выполнении научно-исследовательских работ в ООО «Технопарк Ангстрема», г. Москва.

На защиту выносится:

1. Разработанная модель субмикронного МОП-транзистора.

2. Зависимости токов утечки от конструктивно-технологических параметров вертикального транзистора с дельта-легированием в

области канала.

3. Разработанная и оптимизированная по рабочему напряжению структура фотодиода с лавинным умножением (патент).

Апробация результатов работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• IV Международная научно-техническая конференция "Электроника и информатика - 2002" - М., Зеленоград, 19-21 ноября 2002;

• Девятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, МЭИ, 2003;

• Международная научно-техническая конференция «Микро- и наноэлектроника 2003» (ICMNE - 2003), Звенигород, 2003;

• Девятая международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2004;

• Шестой международный конгресс по математическому моделированию, Нижний Новгород, 2004;

• Международная научно-техническая конференция «Микро- и наноэлектроника 2005» (ICMNE - 2005), Звенигород, 2005;

• Всероссийская научно-техническая конференция «Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем», МЭС-2005, Москва, 2005;

• Десятая международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2006;

• 11th Seminar "NUMDIFF" on Numerical Solution of Differential and Differential-Algebraic Equations, Halle, Germany.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений, содержащих акты внедрения результатов работы, списка использованных источников из 155 наименований.

Содержание диссертации.

Во введении обоснована актуальность темы, определены цели и задачи исследования, изложены научная новизна и практическая

значимость работы.

В первой главе рассмотрены основные цели и задачи приборно-технологического моделирования, описаны основные проблемы, связанные с моделированием элементов фоточувствительных микросистем (включая субмикронные транзисторы), и пути их решения.

Создание техники нового поколения в важнейших отраслях промышленности в настоящее время невозможно без освоения и развития широкого спектра изделий микроэлектронной и микросистемной техники. В основе этих изделий лежат приборы, использующие самые различные, зачастую сложные и тонкие, физические эффекты, а также всевозможные их комбинации.

Одним из таких классов являются оптоэлектронные приборы, принцип действия которых основан на взаимосвязи электронных и оптических процессов. Такие приборы могут использоваться как датчики, фотодетекторы, лазеры и солнечные элементы. Создание таких устройств требует развития и совершенствования микроэлектронной технологии, использования новых материалов и полупроводниковых соединений.

Взаимосвязь технологических процессов и приборных характеристик определяет такие показатели, как технологичность изделия и выход годных. В свою очередь, именно от них зависит жизнеспособность данного изделия и его экономические характеристики.

Учесть влияние технологических факторов на свойства полупроводниковых приборов и сократить затраты на их проектирование призваны системы приборно-технологического моделирования, уже более 30 лет развивающиеся применительно к кремниевой интегральной технологии. Конечной целью развития таких систем является интеграция программных средств, относящихся к технологическому, приборному и схемотехническому уровням в единое целое с возможностью построения в этом пространстве виртуальных экспериментов и поиска оптимальных решений, используя тем самым концепцию «виртуального производства».

Развитие каждого нового класса полупроводниковых приборов выдвигает новые требования и к средствам приборно-технологического моделирования, и к методологическому обеспечению задач проектирования и моделирования.

При переходе к субмикронным размерам при моделировании возникают различные проблемы. В первую очередь, это проблемы,

связанные с моделированием технологических процессов. Сложность заключается в том, что при таких размерах начинают играть большую роль процессы, которые ранее не учитывались (например, аморфизация подложки при имплантации). Таким образом, полученные при моделировании профили легирования могут сильно отличаться от реальных.

Технологическое моделирование прогнозирует конструкцию и профили легирования прибора, основываясь на ключевых технологических параметрах, например, дозе легирования, энергии, времени отжига и температуре. Эта информация затем используется в качестве входных данных при приборном моделировании для прогнозирования электрофизических характеристик прибора.

Успешность и экономическая целесообразность процесса производства интегральных схем зависят от возможности получать полнофункциональные схемы, быстродействие и надежность которых лежат в заданном диапазоне. При этом необходимо обеспечивать высокий уровень годных. Несмотря на постоянные улучшения технологического оборудования и технологии, на каждом этапе производства существует случайный разброс параметров. Более того, при переходе технологии к меньшим размерам становится все труднее уменьшать технологический разброс пропорционально размерам прибора. За последнее время было приложено много усилий для разработки улучшенного технологического оборудования и процессов, более устойчивых транзисторных структур, менее требовательных схем, а также улучшенных методологий оптимизации и управления процессом. Однако, чтобы оптимизировать эти усилия и стратегию их применения, необходимо количественно выразить зависимость чувствительности электрических характеристик конечных приборов и схем от разброса структурных параметров и профилей легирования, которые, в свою очередь, зависят от технологических разбросов и погрешности оборудования. Зная эти соотношения, можно количественно определить требования к оборудованию и технологии для получения определенной структуры или профиля легирования, которые определяются требованиями к электрическим характеристикам конкретных приборов и схем.

Из-за высокой стоимости и большой продолжительности производственного цикла, связанных с увеличивающейся сложностью маршрутов изготовления субмикронных приборов, для проведения анализа чувствительности хорошей перспективой являются средства

приборно-технологического моделирования. Более того, чтобы получить максимальный объем информации за минимальное количество итераций моделирования, при моделировании на статистически важных этапах необходимо использовать методики планирования эксперимента.

Таким образом, по мере уменьшения размеров современных интегральных полупроводниковых приборов повышается сложность их разработки и моделирования. Кроме этого, увеличивается стоимость эксперимента. Приборно-технологическое моделирование позволяет частично заменить реальный эксперимент компьютерным и оценить технологическую сложность проектируемого прибора. Это позволяет сократить временные и материальные затраты при разработке новых или доработке и оптимизации существующих устройств.

Во второй главе проведен анализ МОП-транзистора с длиной канала 0,35 мкм как объекта приборно-технологического моделирования, выделены основные особенности структуры, являющиеся важными с точки зрения моделирования, а также разработана модель субмикронного МОП-транзистора, учитывающая процессы аморфизации кремния при имплантации и особенности диффузии примеси в поликремнии при формировании затвора. Установлены критерии выбора системы уравнений для приборного моделирования субмикронных МОП-транзисторов в зависимости от конструктивно-технологических параметров структуры.

Цель моделирования — это расчет электрических параметров, характеризующих устройство, который позволяет установить связь между конструктивно-технологическими и электрическими параметрами. Чтобы достичь этой цели, необходимо правильно выбрать и настроить модели. Выбор моделей - это компромисс между точностью и продолжительностью расчета. Перед приборно-технологическим моделированием приборов следует провести анализ особенностей структуры, чтобы затем подобрать подходящие модели и их параметры, детализировать сетку в нужных местах.

Существует ряд особенностей структуры, которые важны для адекватного технологического моделирования, например, при выращивании толстого слоя оксида кремния (LOCOS) необходимо учитывать зависимость скорости окисления от механических напряжений в кремнии. Если данный эффект не учитывать, то получится неоправданно длинный «птичий клюв», а при выращивании

тонкого подзатворного окисла это лишь излишне увеличит время расчета и практически не отразится на результате.

В процессе травления также необходимо правильно оценивать особенности структуры. Например, при создании непланарной структуры с глубокими профилями травления необходимо учитывать зависимость травления от кристаллографической ориентации.

Независимо от метода формирования структуры, субмикронные геометрические размеры активных областей будут играть определяющую роль в протекающих физических процессах. Это, безусловно, должно учитываться при выборе физических моделей для расчета электрических характеристик.

Принято считать, что классический дрейфово-диффузионный подход неприменим для устройств менее 1 мкм, так как начинают проявляться нелокальные эффекты. Тем не менее, эта модель до сих пор успешно применяется. Одна из причин популярности этой модели - это простота и устойчивость. Кроме этого, при моделировании часто достаточно знать интегральные характеристики с некоторой точностью, например, токи контактов, которые могут быть получены при должной подстройке параметров модели подвижности. Для преодоления ограничений дрейфово-диффузионного подхода была предложена

гидродинамическая модель и модель энергетического баланса.

Выбор моделей особенно важен для приборов, которые отличаются большими значениями и градиентами электрических полей и концентраций носителей. Дрейфово-диффузионный подход не может учитывать нелокальные эффекты, т.к. предполагает, что электронный газ находится в тепловом равновесии с решеткой. Для быстроменяющихся полей энергия отстает от значений поля, т.к. носителям необходимо некоторое время для приобретения энергии. Это отставание порождает такие эффекты, как всплеск скорости носителей, так как скорость прямо пропорционально зависит от энергии, а не от поля. Таким образом, дрейфово-диффузионный подход предсказывает такое же распределение скоростей, что и для слабоменяющихся полей, из-за чего скорость носителей может быть занижена. Следовательно, предположение фиксированной зависимости от поля может привести к неимеющим физического смысла результатам, например, при попытке промоделировать ударную ионизацию. Сложные приборные модели, такие как гидродинамическая и модель энергетического баланса, методы разложения в ряд сферических гармоник и метод Монте-Карло, предназначены для того, чтобы преодолеть ограничения дрейфово-

диффузионного подхода. Однако улучшенная физическая строгость модели приводит к повышенным требованиям к вычислительным ресурсам. Во многих случаях оптимальным выбором является гидродинамическая модель и модель энергетического баланса.

На рисунке 1 изображена модель энергетического баланса, ее основные параметры и учитываемые этой моделью эффекты._

Рисунок 1 - Модель энергетического баланса. Основные учитываемые эффекты.

В результате проведенного анализа моделей и конструктивно-технологических особенностей различных устройств были установлены критерии выбора моделей при приборном моделировании, которые приведены в Таблице 1.

Кроме правильного выбора моделей одним из ключевых моментов является калибровка процесса моделирования под определенную технологию. С одной стороны, калибровка сужает применимость результатов моделирования, так как подобранные значения параметров моделей привязаны к конкретной технологии, но с другой стороны, повышает точность расчета в некотором диапазоне параметров.

Таблица 1 - Критерии выбора моделей на этапе приборного моделирования._

Параметры структуры и режима работы Критерии Модели Границы применения

Размеры активной области + напряженность поля в канале Время пролета активной области много больше времени релаксации. Дрейфово-диффузионная модель. т« Ь/Ец

Время пролета активной области сравнимо со временем релаксации Гидродинамическое приближение. т~ Ь/Ец

Размер (длина канала) сравним с длиной свободного пробега: отсутствие рассеяния при пролете Баллистический транспорт. 1(длина свободного пробега)~ Ь

Толщина оксидных слоев + напряженность поля в окисле Толстый окисел Туннелированием можно пренебречь Толщина окисла более 3 нм

Тонкий окисел Прямое туннелирование. Толщина менее 3 нм

Высокая напряженность поля в окисле Туннелирование Фаулера-Нордхейма Напряженность более 6 МВ/см при любой толщине окисла

Напряженность поля в канале (горячие носители) Те же, что и для гидродинамического приближения Случайный электрон или модель инжекции горячих носителей Р1е§па Те же, что и для гидродинамического приближения

Размеры структуры (квантовые эффекты) Размеры, сравнимые с квантовомехани-ческими пределами Модель Ван Дорта МОП-приборы, неприменима для квантовых ям и КНИ/КНС с ультратонким подзатвор-ным диэлектриком (менее 10 нм)

Ш уравнение Шредингера МОП-приборы, квантовые ямы, КНИ/КНС с ультратонким подзатворным диэлектриком

Градиент концентрации МОП-приборы, квантовые ямы, КНИ/КНС с ультратонким подзатворным диэлектриком + двумерные и трехмерные квантовые эффекты

Легирование Слабое легирование Сужением запрещенной зоны можно пренебречь Ыо<71017 см"5

Сильное легирование Ыо>71017 см"3

Таким образом, этот подход целесообразно применять для оптимизации существующего устройства, а также определения и повышения его технологичности.

Процесс калибровки моделей основывается на поэтапном уточнении параметров моделей с целью соответствия результатов моделирования экспериментальным данным. Целевые значения первого уровня - это ток включения 1оп, измеряемый при высоком напряжении на затворе и стоке, пороговые напряжения Vti и Vth, определяемые при низком и высоком напряжениях на стоке соответственно, и ток IofT, измеряемый при нулевом напряжении на затворе и высоком напряжении смещения на стоке. Как дополнительные целевые значения на этапе технологического моделирования используются поверхностное сопротивление р и глубина залегания рп-перехода Xj.

Кроме целевых значений первого уровня большую роль играет исследование паразитных явлений (одиночных сбоев и электростатического разряда). Эти исследования больше связаны с приборным моделированием. Однако подбор технологических параметров с целью подавления паразитных эффектов - очень важный момент.

Процесс калибровки для КМОП-приборов проводится в следующей последовательности:

1. Калибровка промоделированных профилей по профилям ВИМС и поверхностному сопротивлению.

2. Настройка параметров для моделирования профиля легирования поликремния и толщины оксида, а также плотности ловушек и заряда на границах раздела с использованием параметров Vt! и Уй и вольтфарадных характеристик.

3. Калибровка таких параметров технологического моделирования, как коэффициент генерации дефектов (междоузлий и вакансий), для определения порогового напряжения при небольшом напряжении на стоке.

4. Проверка набора параметров, полученного на шаге 3, по характеристикам Ул=Ул(У и эффекту подложки.

5. Расчет ^^(У^ и ^^(Уа) при высоком напряжении на стоке для калибровки подвижности.

6. Моделирование токов пробоя, подложки и затвора для калибровки приборных параметров.

На рис. 2 приведена схема части процесса калибровки (шаги 1-3).

Рисунок 2 - Схема процесса калибровки, связанного с технологической частью.

Требования производства и возможности моделирования ясно указывают на то, что основной вопрос для всех областей приложения ПТМ - это точность. Требования к точности приборных параметров определяют также и требования к технологическому моделированию и

построению сетки. В современных технологиях данные требования могут быть выполнены при моделировании только при условии предварительной калибровки.

Таким образом, в реальном производстве выгода от применения ПТМ сильно зависит от точности, надежности и способности прогнозировать. Калибровка дает уверенность, что в определенном диапазоне значений технологических параметров будет обеспечена достаточная точность.

Для расчета субмикронного МОП-транзистора с длиной канала 0,35 мкм была разработана модель, учитывающая процессы аморфизации кремния при имплантации и особенности диффузии примеси в поликремнии при формировании затвора. Моделирование, калибровка и последующая оптимизация МОП-транзистора проводилась с применением описанных методик. На рисунке 3 приведены профили легирования р-кармана бором.

10" ---- '

О 0.5 1 1,5 2 2.5

ГнуСина, мми

Рисунок 3 -Профили легирования р-кармана бором: сверху - профиль ВИМС, снизу - результат моделирования.

Процесс аморфизации кремния при ионном легировании оказывает существенное влияние на результирующее распределение примеси, а, следовательно, и на конечные характеристики прибора. На рисунке 4 приведено распределение дефектов, вызванных ионной имплантацией бора. При достижении концентрации дефектов 1022 см"3 материал считается аморфным. Область аморфного материала также можно видеть на рисунке 4, на котором показано распределение междоузлий, которое используется при моделировании диффузии: в аморфном кремнии концентрация междоузлий не рассчитывается. В кристаллическом же кремнии эти дефекты играют важную роль при последующей диффузии примеси. Таким образом, при учете аморфизации материала существенно изменяется профиль каналированных и деканалированных ионов и, следовательно, весь профиль в целом.

Для субмикронных транзисторов исследования также показывают важность точного моделирования свойств поликремниевого затвора. Расчеты, проведенные нами для транзистора с топологическими нормами 0,35 мкм, демонстрируют влияние выбора параметров модели диффузии в поликремнии на электрофизические характеристики прибора (рисунок 5, 6). В этом случае необходимо опираться на экспериментальные данные. Методика последовательной калибровки, предложенная в данной работе, позволяет учесть особенности диффузии примеси в поликремнии и, соответственно, влияние распределения примеси в затворе на характеристики прибора.

Рисунок 4 - Аморфизация кремния при ионном легировании (слева) и распределение междоузлий в кремнии после ионного легирования (справа).

,

1

-U17 ______ . - 1.......

0.5 - -2« 17 Level DopingConcentration 31 2.3Е+20

25 2.5Е* 17

2.8Е+14

19

-¡■К 13 -5.3Е* 11

1.5 - 7 •7.6Е+14

2 - •1*15 1 • 7.0Е-» 17

0.5 1 1.5 X 2 2.5 3

Рисунок 5 - Слева - распределение примеси в итоговой структуре МОП транзистора. Справа - Зависимость тока стока (А) от напряжения на затворе (В) при Uch=0,I В для различных параметров модели диффузии в поликремнии: 1) Параметры по умолчанию, 2)-3) Размер зерна L3=50 нм, параметры самодиффузии D0Po2Si = 1,410"6 см2/с и DWPo2Si = 2,26 эВ (~(п/п,)2), D0Po0Si=3,22-10"7 см2/с и DWPoOSi=l,68 эВ (постоянная часть), толщина граничного слоя 0,0005, характерный размер, определяющий сегрегацию между зерном и границей, d=0,025 (2) или 910"3 мкм (3)

Уем, В

Рисунок 6 - Результаты моделирования МОП-транзистора с длиной канала 0,35 мкм при использовании гидродинамической модели.

В третьей главе исследованы конструктивно-технологические принципы создания вертикального транзистора с дельта-легированием, и установлены и объяснены зависимости токов утечки в области канала транзистора от конструктивно-технологических параметров.

Процесс производства эпитаксиального вертикального МОП-транзистора включает в себя следующие операции: Изоляция LOCOS;

Селективное эпитаксиальное выращивание областей стока, истока

и канала с помощью химического осаждения из газовой фазы при

пониженном давлении (LPCVD);

Осаждение слоя ТЭОС (жесткая маска);

Формирование рисунка и сухое травление;

Сухое вытравливание столбиков до п+-слоя;

Сухое окисление для формирования подзатворного диэлектрика;

Осаждение легированного поликремниевого п+-слоя;

Сухое травление поликремния;

Определение затворных спейсеров. Они соединяются с затворным контактом через поликремниевую дорожку, которая создается с помощью фотолитографии и перекрывает столбик; Осаждение толстого окисла; Отжиг для активации примеси; Формирование контактных окон и металлизация. Эта технология позволяет с очень хорошей точностью определять длину канала МОП-транзистора. Но, несмотря на это, она обладает несколькими недостатками:

Глубина залегания стокового и истокового переходов определяется толщиной столбца. Как следствие, кроме случая, когда столбец очень тонкий, в центре структуры есть область, в которой очень вероятно смыкание.

Чтобы избежать смыкания, необходимо выращивать высоколегированную область канала, что повышает пороговое напряжение устройства.

Процесс эпитаксии плохо совместим с КМОП-технологией Невозможно создать контакт к подложке. Таким образом, кроме случая, когда канал полностью обеднен, присутствуют все недостатки МОП-транзистора на частично обедненной КНИ-структуре (например, плавающая подложка).

В стандартной эпитаксиальной структуре существует большое перекрытие верхнего и нижнего контактов с затвором.

Одна из наиболее часто используемых альтернатив стандартного эпитаксиального варианта - это дельта-легированный вертикальный МОП-транзистор. В этом варианте между двумя нелегированными слоями кремния находится высоколегированный слой кремния р-типа.

Этот подход значительно улучшает характеристики вертикального МОП-транзистора:

Переход между областями стока/истока и телом очень резкий, так как и акцепторные, и донорные примеси диффундируют в слои собственной проводимости при отжиге. Это позволяет получить хорошие профили легирования.

На границе раздела между стоком и телом концентрация акцепторной примеси может быть гораздо меньше, чем в случае однородного легирования. Таким образом, снижается ток утечки сток-тело из-за прямого туннелирования (ширина области обеднения уменьшается с увеличением концентрации легирующей примеси в подложке).

В результате снижения влияния горячих носителей максимальное латеральное электрическое поле в области канала меньше, чем в случае однородно легированной подложки.

Конструкция такого транзистора (рис. 7) имеет сложный профиль распределения примеси, т. к. методы молекулярно-лучевой эпитаксии позволяют создавать резкие профили легирования в атомном масштабе (10 нм/дек. для бора и 2 нм/дек. для сурьмы).

Рисунок 7 - Структура вертикального МДП-транзистора с дельта-легированием: а) схематичное изображение, б) послойная структура.

Данная структура позволяет преодолеть некоторые проблемы, характерные для традиционных МОП-транзисторов. Например,

а)

б)

транзистор выдерживает более высокие напряжения сток-исток и, при этом, обеспечивает более высокие токи при том же напряжении.

Вне зависимости от методов изготовления, в короткоканальных приборах существует проблема «горячих» носителей. С одной стороны, высокие скорости носителей увеличивают токи, проводимость и быстродействие, с другой - существует опасность лавинного пробоя.

Профиль легирования позволяет сформировать в данной структуре треугольный барьер, который в инверсном слое действует как инжектор электронов. Помимо этого, изменяется и форма канала, что способствует повышению подвижности и уменьшению рассеивания на поверхности и на примесных атомах. Электроны ускоряются на участке порядка нескольких нанометров в области барьера, а затем проскакивают практически без рассеивания к стоку. Напряжение лавинного пробоя при этом повышается, так как у стока происходит рассеивание и замедление носителей.

Было проведено приборно-технологическое моделирование этой структуры с помощью пакета программ ISE TCAD.

Основными проблемами при моделировании данного типа транзисторов являются:

- технологическое моделирование вертикальной структуры транзистора, реализуемой в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии;

- расчет распределения электрических полей и электрических характеристик транзистора с длиной канала менее 100 нм с учетом оуег5/гоо/-эффекта.

Для правильного моделирования профиля травления была проведена настройка модели травления в программе DIOS. Модели, использующиеся по умолчанию (изотропное или анизотропное травление), не позволяют получить адекватный результат. При травлении не все грани кристалла травятся с одинаковой скоростью, поэтому требуется определить и установить разные скорости для травления различных граней. По экспериментальным данным была сделана оценка отношения скоростей травления граней с различной ориентацией 1:0,89:0,62 (грани (100), (110), (100), соответственно). На рис. 8 приведено сравнение результатов моделирования и эксперимента.

Рисунок 8 — Боковые грани меза-структуры: слева - эксперимент, справа - результат моделирования.

В результате калибровки моделей диффузии и имплантации были получены профили легирования, которые очень хорошо согласуются с экспериментальными данными. Результаты приведены на рисунке 9.

Рисунок 9 - 1-2 - Результаты моделирования профилей БЬ вертикального МОП-транзистора с дельта-легированием с дополнительным отжигом и без него. 3 - экспериментальные данные.

С целью оптимизации структуры была проведена серия компьютерных экспериментов для оценки токов утечек. В результате была получена зависимость токов утечки от радиуса структуры. На графике ниже видно, что при радиусе' около 20 нм имеется минимум. При увеличении или уменьшении размеров структуры токи утечки возрастают.

ю'

Радиус структуры, им

Рисунок 10 - Токи утечки в вертикальном МОП-транзисторе при различном диаметре структуры.

Рисунок 11 - Распределение обусловленных электронами токов утечек в вертикальном МОП-транзисторе при различном радиусе структуры (слева вверху - 5, справа вверху - 20, слева внизу - 50 и справа внизу - 100 нм).

Основной вклад в токи утечек вносят электроны. При этом, как видно из рисунка 11, существенное влияние оказывает граница раздела кремний/оксид кремния, на которой присутствует положительный заряд. Кроме этого, центральная часть р+-области транзистора обеднена носителями и имеет отрицательный потенциал, что, несмотря на закрытый затвор, способствует обогащению граничной области кремний/оксид кремния электронами. Таким образом, основной механизм утечек в данной конструкции обусловлен границей раздела кремний/оксид кремния и обеднением р+-области транзистора. При дальнейшем увеличении напряжения на стоке (до 2,5 В) происходит смыкание ОПЗ, и ток резко возрастает.

Кроме этого, был проведен ряд компьютерных экспериментов для оценки влияния дозы легирования бором при формировании области канала. При повышении дозы легирования повышается напряжение смыкания сток-исток, но при этом увеличивается длина канала и пороговое напряжение, которое определяется в данном случае максимальной концентрацией бора в канале. Исходя из этого, была определена оптимальная доза легирования бором в области канала, равная 8-101" см"2. Эта доза позволяет создать структуру с невысоким пороговым напряжением (менее 1 В), при этом обеспечивая напряжение смыкания сток-исток более 2,5 В.

В четвертой главе была разработана структура фотодиода с лавинным умножением. Была проведена оптимизация структуры фотодиода и охранных областей по дозе легирования и толщине оксида. Разработана модель фотодиода с лавинным умножением и контактами Шоттки, проведен анализ характеристик фотодиода в УФ-диапазоне, и рассчитано оптимальное рабочее напряжение, равное 55 В.

Особенностью фотодиода с лавинным умножением является то, что при попадании света на фоточувствительную область образовавшиеся электроны и дырки под действием сильного электрического поля в ОПЗ приобретают энергию достаточную для ударной ионизации. Таким образом, повышается фоточувствительность прибора.

Размеры рп-перехода такой структуры менее 5 мкм. Было показано, что при легировании подложки с концентрацией примеси менее 1015 см" 3 основная часть носителей тока генерируется при освещении в области объемного заряда рп-перехода, расположенного на краях диода около поверхности подложки. Размеры области объемного заряда на поверхности подложки имеют величину более 18 мкм. Выбор рабочего напряжения на краевом фотодиоде позволяет задавать режим лавинного

умножения около рп-перехода за счет концентрации электрического поля на рп-переходах малых размеров, что повышает фоточувствительность. Данная структура схематично изображена на рис. 12.

Рисунок 12 - Структура фотодиода с лавинным умножением.

В случае использования пакета 18Е ТСАЭ для моделирования оптоэлектронных приборов должно быть задействовано несколько программных модулей, которые должны обеспечить решение следующих задач:

- моделирование технологического маршрута с использованием необходимых для приборов материалов и операций;

- возможность задания параметров и характеристик материалов, необходимых для моделирования определенных явлений;

- адекватное моделирование взаимосвязанных физических процессов: генерации носителей под действием оптического излучения, тепловой генерации и т.д.

Необходимо также установить правильную взаимосвязь программных модулей, порядок их использования, требуемую исходную информацию и маршрут передачи данных. Таким образом, был разработан маршрут моделирования структуры фотодиода (рис. 13) и проведено его моделирование. Приведенный маршрут моделирования универсален для большинства оптоэлектронных приборов.

Применение описанного подхода для моделирования фотодиода с лавинным умножением позволило определить оптимальный режим работы устройства: отношение полезного сигнала к фоновому достигает своего максимального значения при рабочем напряжении 55 В. Дальнейшее увеличение напряжения приводит к быстрому росту фонового тока и к снижению относительной фоточувствительности.

Программа для построения и анализа различных кривых INSPECT Программа визуализации данных ТЕСРиПЧБЕ

Рисунок 13 - Модули 1БЕ ТСАО, необходимые для моделирования фотодиода, и взаимосвязь между ними.

Увеличение фонового тока обусловлено лавинным пробоем. Это также подтверждается при вычислении ионизационного интеграла: он возрастает и при напряжении 75 В достигает единицы. Это означает, что начинается лавинный пробой.

Определение напряжения лавинного пробоя с помощью вычисления ионизационного интеграла не требует решения полной системы уравнений. Этот метод сводится к исследованию следующих выражений:

/„ = )ап(х)схр(- /(«„(^-аДУ))^'!^ О)

О Ч Г )

1р = ]«Дх)ехрГ- ]{ар{х')-аЛх')^\с1х (2)

о V 0 )

где а„, ар коэффициенты ионизации для электронов и дырок соответственно, а Ж - ширина ОПЗ. Интегрирование проводится вдоль линий поля по всей обедненной зоне. Лавинный пробой возникает тогда, когда ионизационный интеграл равен единице. Выражения (1) и

(2) описывают инжекцию электронов и дырок соответственно.

Т. к. эти условия пробоя не зависят от плотности тока, то оценка напряжения пробоя может быть осуществлена путем вычисления только уравнения Пуассона и ионизационных интегралов при допущении, что уровни Ферми постоянны в ОПЗ.

Анализ же токов, обусловленных ударной ионизацией, требует решения гораздо большего числа уравнений. Оптимальным и дающим достаточно точные результаты является подход, включающий в себя решение уравнения Пуассона и уравнений непрерывности при использовании не обычного дрейфово-диффузионного, а гидродинамического приближения (приближение энергетического баланса). В данном случае это необходимо, т. к. обычное дрейфово-диффузионное приближение дает завышенную оценку скорости ударной ионизации. Стандартный подход к решению таких задач - это метод Монте-Карло решения кинетического уравнения Больцмана, но он требует больших ресурсов. Гидродинамическое приближение является в этом случае хорошим компромиссом.

По умолчанию в уравнениях сохранения энергии в ОЕББ^ не включены тепловые механизмы рекомбинации-генерации. Соответственно, для моделирования структур, где генерация носителей является определяющей в работе прибора, и к тому же присутствует ударная ионизация, необходимо включать эту опцию.

Таким образом, такой подход требует решения системы из шести уравнений (уравнение Пуассона, уравнения непрерывности и уравнения сохранения энергии для электронов, дырок и решетки). В этом случае плотности токов определяются как:

7„ = цп{пЧЕс + квТ^п + /:"квпЧТ„ -1.5пквТу 1п ш.) (3)

¿р = иМЕу + к*Т,УР + /рквР^Тр -1.5рквТ{У 1пт„) (4)

Здесь Ес и Еу - энергии зоны проводимости и валентной зоны соответственно, т. е. первый член учитывает вклад, обусловленный пространственным изменением электростатического потенциала, электронного сродства и ширины запрещенной зоны. Оставшиеся три члена учитывают вклад, обусловленный градиентом концентраций, градиентом температур носителей заряда и пространственной зависимости значений эффективных масс.

На рисунках ниже представлены результаты моделирования. На них видно, что, как уже отмечалось выше, решение только уравнения Пуассона и уравнений непрерывности дает завышенную оценку для

скорости ударной ионизации (рис. 14, а), б)). В данном случае это завышение составляет два порядка. Также приведен рисунок, позволяющий увидеть изменение скорости ударной ионизации при освещении структуры (рис. 14, в)). Скорость генерации увеличивается в несколько раз. В такой структуре поле концентрируется на рп-переходе, а также и вблизи центрального контакта.

а!

б)

а) - скорость ударной ионизации, рассчитанная с применением дрейфово-диффузионной модели

б) — скорость ударной ионизации, рассчитанная с применением гидродинамической модели

в) - скорость ударной ионизации, рассчитанная с применением гидродинамической модели, при освещении структуры

В)

Рисунок 14 - Скорость ударной ионизации при напряжении 55В.

Общие выводы по работе.

1. Проведен анализ основных перспектив и проблем применения приборно-технологического моделирования при разработке и оптимизации элементной базы интегральных схем, элементов фоточувствительных микросистем.

2. Разработаны вычислительные модели для расчета и оптимизации МОП-транзисторов и фотодиодов.

3. Проведенный анализ конструкции МОП-транзистора с проектными нормами 0,35 мкм позволил выделить наиболее важные с точки зрения приборно-технологического моделирования особенности структуры, разработать методику калибровки и оптимизации КМОП-приборов.

4. Разработана и исследована структура вертикального МОП-транзистора с дельта-легированием в области канала. Показано наличие в области канала эффекта стационарного всплеска скорости носителей, улучшающего характеристики прибора по сравнению с традиционной планарной КМОП-структурой.

5. Разработана и оптимизирована структура фотодиода с лавинным умножением.

6. Основные результаты работы внедрены в Московском государственном институте электронной техники, НПК «Технологический центр», ООО «Технопарк Ангстрема» и использованы в учебном процессе на ЭКТ факультете МИЭТ.

Публикации.

Попов А.Д., Крупкина Т.Ю., Балашов А.Г., Галушков А.И., «Возможности использования вертикальных МОП-транзисторов в ИК-матрицах с чувствительными элементами на квантовых ямах», Труды Десятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2006.

Alexander Zakharov, Balashov A., Krupkina Т., «Numerical Solutions of Design Nonplanar Transistor Structures. Hydrodynamics Approach», NUMDIFF-11, Halle, Germany, 2006.

А.Г. Балашов, Т.Ю. Крупкина, A.C. Цимбалов «Критерии выбора моделей при расчете приборных характеристик субмикронных транзисторных структур», Сборник трудов Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем», МЭС-2005, стр. 185, Москва, 2005. А.Г. Балашов, «Исследование порогового напряжения вертикальной МОП-структуры с использованием методов приборно-технологического моделирования», Известия высших учебных заведений «Электроника», №3, стр.90, Москва, 2005. А.Г. Балашов, Т.Ю. Крупкина, «Исследование влияния дозы подлегирования охранной области на величину пробивного

напряжения МДП-структуры», Тезисы докладов Восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», том 1, стр. 203, Москва, МЭИ, 2002.

А.Г. Балашов, Т.Ю. Крупкина, Р.Д. Тихонов, «Исследование влияния конструктивно-технологических параметров на характеристики фотодиода с помощью пакета программ ISE TCAD», Тезисы докладов Девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», том 1, стр. 205, Москва, МЭИ, 2003.

A. Balashov, Т. Krupkina, R. Tikhonov, "The Investigation of peripheral photodiodes", ICMNE-2003, Abstracts, D-3, Moscow-Zvenigorod, 2003.

A.Г. Балашов, «Исследование и оптимизация гидродинамической модели переноса заряда и модели энергетического баланса при моделировании субмикронных приборов с помощью ISE TCAD», Труды Девятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Часть 2, стр. 31, Дивноморское, 2004.

B.Д. Вернер, А.Г. Балашов, А.И. Галушков, Т.Ю. Крупкина, «Исследование и моделирование вертикального МДП-транзистора с планарно-легированным барьером», Труды Девятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Часть 1, стр. 32, Дивноморское, 2004.

V.D. Verner, A.G. Balashov, A.I. Galushkov, T.Y. Krupkina, "Simulation of vertical planar-doped-barrier MOSFET (PDBFET)", VI International congress on mathematical modeling, Book of abstracts, p. 266, Nizhny Novgorod, 2004.

A. Balashov, A. Galushkov, T. Krupkina, A. Saurov, "Simulation of planar-doped-barrier submicron field effect transistor", International conference "Micro- and nanoelectronics 2005", Book of abstracts, Pl-44, Moscow, Zvenigorod, 2005.

V. Verner, A. Balashov, A. Galushkov, T. Krupkina, "Models selection criteria for simulation of submicron transistor structure characteristics", International conference "Micro- and nanoelectronics 2005", Book of abstracts, PI-46, Moscow, Zvenigorod, 2005.

Подписано в печать:

Формат 60x84 1/16. Уч.-изд.л/^Гираж^кз. Заказ^^У Отпечатано в типографии МИЭТ (ТУ).

124498, Москва, г. Зеленоград, проезд 4806, д. 5, стр. 1, МИЭТ.

Введение

1. Характеристики элементов фоточувствительных микросистем и методы их моделирования.

1.1. Структура фоточувствительных микросистем.

1.2. Задачи и методы приборно-технологического моделирования.

1.3. Особенности технологического моделирования.

1.4. Приборное моделирование субмикронных структур.

1.5. Выводы

2. Приборно-технологическое моделирование МДП-транзисторных структур субмикронных размеров.

2.1. Особенности структуры, влияющие на выбор моделей. Критерии выбора моделей и их параметров.

2.2. Калибровка моделей при приборно-технологическом моделировании (ПТМ) субмикронных структур

2.3. Моделирование и оптимизация МОП-транзистора с длиной канала 0,35 мкм

2.4. Выводы

3. Исследование конструктивно-технологических принципов создания транзисторов с дельта-легированием в области канала.

3.1. Особенности структуры транзистора.

3.2. Проблемы технологического моделирования непланарной структуры транзистора с узкими профилями легирования.

3.3. Моделирование сложного рельефа при окислении и 86 травлении.

3.4. Приборное моделирование структуры с учетом нелокальных 91 эффектов транспорта носителей.

3.5. Выводы

4. Разработка методов моделирования и конструктивнотехнологических решений создания фоточувствительных элементов.

4.1. Приборно-технологическое моделирование фоточувствительных элементов.

4.2. Структура фотодиода с лавинным умножением.

4.3. Анализ и оптимизация конструкции фотодиода.

4.4. Выводы 127 Заключение. 128 Список использованных источников

Актуальность темы.

Приборно-технологическое моделирование является неотъемлемой частью современного микроэлектронного производства, обеспечивая возможность заменить реальные эксперименты компьютерными и ускорить разработку новых приборов или оптимизацию уже существующих, повышая при этом их технологичность и устойчивость к разбросу технологических параметров [1].

Моделирование основано на решении фундаментальной системы уравнений, благодаря чему этот подход является универсальным. Но эффективность его применения зависит от квалификации пользователя. Кроме этого, существует множество специфических объектов, требующих разработки специальных подходов к их моделированию. Примером таких объектов могут быть элементы фоточувствительных микросистем.

Создание фоточувствительных элементов для различных диапазонов излучения, интегрированных на одном кристалле со считывающей электроникой, является одной из актуальных проблем микроэлектроники. Приборно-технологическое моделирование позволяет существенно облегчить эту задачу.

Важнейшим параметром, определяющим характеристики фотоприемников, является коэффициент заполнения пикселя (минимальной ячейки разложения изображения) чувствительным материалом. Ужесточение требований к пространственному разрешению матричных фотоприемников требует уменьшения размеров отдельных чувствительных элементов и промежутков между ними. Для обеспечения большого поля зрения фотосистем (высокого углового разрешения) необходимо существенно повышать число элементов (формат) матричного приемника.

По своей конструкции фотоприборы делятся на два типа: гибридные и монолитные приборы. Гибридные приборы состоят из двух и более кристаллов, один из которых представляет собой матрицу фоточувствительных элементов попиксельно соединенную с кристаллом мультиплексора. В таких приборах фактор заполнения ограничивается необходимыми элементами электрической изоляции соседних пикселей.

В отличие от гибридных монолитные приборы содержат как чувствительный элемент, так и схемы считывания в едином кристалле. Наличие активных элементов, считывающих фотосигнал с чувствительного элемента, существенно уменьшает коэффициент заполнения, что ухудшает характеристики прибора в целом. В монолитных приборах конструктору необходимо идти на компромисс, ограничивая характеристики прибора со стороны фоточувствительного слоя по коэффициенту заполнения или со стороны схем считывания, применяя более простые и менее эффективные решения. Использование субмикронных транзисторов в схемах считывания позволяет повысить коэффициент заполнения благодаря уменьшению площади считывающих схем.

Характеристики фоточувствительных приборов зависят от времени экспозиции кадра. Отношение сигнал/шум пропорционально корню квадратному из времени экспозиции. Недостатком некоторых чувствительных элементов (например, ИК сенсоров на квантовых ямах) являются высокие значения темновых токов. При ограниченной накопительной емкости фоточувствительной ячейки в целом приходится ограничивать время экспозиции кадра, что ухудшает отношение сигнал/шум.

В фоточувствительных матрицах важными элементами являются как сами чувствительные ячейки, так и схемы считывания, которые должны занимать малую площадь и при этом обладать высоким быстродействием. В состав этих схем входят МДП-транзисторы, требования к которым можно сформулировать следующим образом: они должны занимать как можно меньшую площадь, обладать большой крутизной и малыми паразитными емкостями. Таким образом, необходимо использовать традиционные субмикронные транзисторы или транзисторные структуры с вертикальным каналом, что позволяет еще больше повысить быстродействие, одновременно уменьшив площадь.

Цель работы.

Целью диссертационной работы является исследование, разработка и оптимизация конструктивно-технологических решений создания основных элементов фоточувствительной микросистемы на основе использования методов приборно-техяологического моделирования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ исследуемых приборных структур как объектов приборно-технологического моделирования. Выделить наиболее критичные элементы конструкции с точки зрения моделирования и повышения технологичности устройств. Разработать модель субмикронного транзистора на основе проведенного анализа.

2. Разработать модель вертикального транзистора с дельта-легированием в области канала и исследовать его возможности как элемента фоточувствительных микросистем.

3. Разработать методику моделирования фоточувствительных элементов.

4. Исследовать характеристики фотодиода с лавинным умножением и провести его оптимизацию с применением разработанных методик.

Научная новизна.

1. Разработана модель субмикронного МОП-транзистора, учитывающая процессы аморфизации кремния при имплантации и особенности диффузии примеси в поликремнии при формировании затвора. Установлены критерии выбора системы уравнений для приборного моделирования субмикронных МОП-транзисторов в зависимости от конструктивно-технологических параметров структуры.

2. Установлены и объяснены зависимости токов утечки в конструкции вертикального МОП-транзистора с дельта-легированием в области канала от конструктивно-технологических параметров. 3. Разработана модель фотодиода с лавинным умножением и контактами Шоттки, проведен анализ характеристик фотодиода в УФ-диапазоне и получены зависимости оптимального рабочего напряжения от технологических параметров и размеров структуры.

Практическая значимость работы.

1. Результаты приборно-технологического моделирования использовались при оптимизации конструкции и технологического процесса КМОП-транзистора с проектными нормами 0,35 мкм на опытном производстве НИИСИ РАН.

2. Разработана, исследована и оптимизирована по токам утечки конструкция вертикального МОП-транзистора с дельта-легированием в области канала.

3. Разработана и оптимизирована по рабочему напряжению структура фотодиода с лавинным умножением. Структура апробирована на опытном производстве ГУ «НПК Технологический центр МИЭТ».

4. Разработаны вычислительные модели для приборно-технологического моделирования субмикронных МОП-транзисторов и фоточувствительных элементов.

Реализация результатов работы.

Результаты работы внедрены в рамках научно-исследовательских работ в Московском государственном институте электронной техники.

Результаты работы были внедрены в опытное производство ГУ «НПК Технологический центр МИЭТ», где были изготовлены и испытаны экспериментальные образцы фотодиода с лавинным умножением.

Методика моделирования оптоэлектронных структур апробирована при выполнении научно-исследовательских работ в ООО «Технопарк Ангстрема», г. Москва.

На защиту выносится:

1. Разработанная модель субмикронного МОП-транзистора.

2. Зависимости токов утечки от конструктивно-технологических параметров вертикального транзистора с дельта-легированием в области канала.

3. Разработанная и оптимизированная по рабочему напряжению структура фотодиода с лавинным умножением (патент).

Апробация результатов работы.

Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• Девятая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, МЭИ, 2003;

• Международная научно-техническая конференция «Микро- и наноэлектроника 2003» (ICMNE - 2003), Звенигород, 2003;

• Девятая международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2004;

• Шестой международный конгресс по математическому моделированию, Нижний Новгород, 2004;

• Десятая международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2006;

• 11th Seminar "NUMDIFF" on Numerical Solution of Differential and Differential-Algebraic Equations.

Публикации J? 5J К

Результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах, из которых 5 1 статьи в научных журналах и 8 тезисов докладов на научно-технических конференциях.

- А.Г. Балашов, Т.Ю. Крупкина, «Исследование влияния дозы подлегирования охранной области на величину пробивного напряжения МДП-структуры», Тезисы докладов Восьмой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», том 1, стр. 203, Москва, МЭИ, 2002.

- А.Г. Балашов, Т.Ю. Крупкина, Р.Д. Тихонов, «Исследование влияния конструктивно-технологических параметров на характеристики фотодиода с помощью пакета программ ISE TCAD», Тезисы докладов Девятой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», том 1, стр. 205, Москва, МЭИ, 2003.

- A. Balashov, Т. Krupkina, R. Tikhonov, "The Investigation of peripheral photodiodes", ICMNE-2003, Abstracts, D-3, Moscow-Zvenigorod, 2003.

- А.Г. Балашов, «Исследование и оптимизация гидродинамической модели переноса заряда и модели энергетического баланса при моделировании субмикронных приборов с помощью ISE TCAD», Труды Девятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Часть 2, стр. 31, Дивноморское, 2004.

- В.Д. Вернер, А.Г. Балашов, А.И. Галушков, Т.Ю. Крупкина, «Исследование и моделирование вертикального МДП-транзистора с планарно-легированным барьером», Труды Девятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Часть 1, стр. 32, Дивноморское, 2004.

- V.D. Verner, A.G. Balashov, A.I. Galushkov, T.Y. Krupkina, "Simulation of vertical planar-doped-barrier MOSFET (PDBFET)", VI International congress on mathematical modeling, Book of abstracts, p. 266, Nizhny Novgorod, 2004.

- A. Balashov, A. Galushkov, T. Krupkina, A. Saurov, "Simulation of planar-doped-barrier submicron field effect transistor", International conference "Micro- and nanoelectronics 2005", Book of abstracts, PI-44, Moscow, Zvenigorod, 2005.

- V. Verner, A. Balashov, A. Galushkov, T. Krupkina, "Models selection criteria for simulation of submicron transistor structure characteristics", International conference "Micro- and nanoelectronics 2005", Book of abstracts, PI-46, Moscow, Zvenigorod, 2005.

- А.Г. Балашов, Т.Ю. Крупкина, A.C. Цимбалов «Критерии выбора моделей при расчете приборных характеристик субмикронных транзисторных структур», Сборник трудов Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы разработки перспективных микроэлектронных систем», МЭС-2005, стр. 185, Москва, 2005.

- А.Г. Балашов, «Исследование порогового напряжения вертикальной МОП-структуры с использованием методов приборно-технологического моделирования», Известия высших учебных заведений «Электроника», №3, стр.90, Москва, 2005.

- Попов А.Д., Крупкина Т.Ю., Балашов А.Г., Галушков А.И., «Возможности использования вертикальных МОП-транзисторов в ИК-матрицах с чувствительными элементами на квантовых ямах», Труды Десятой международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», Дивноморское, 2006.

- A. Zakharov, A. Balashov, Т. Krupkina, «Numerical Solutions of Design Nonplanar Transistor Structures. Hydrodynamics Approach», NUMDIFF-11, J 2006

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, приложений, ' содержащих акты внедрения результатов работы, списка использованных источников из 155 наименований.

6. Основные результаты работы внедрены в Московском государственном институте электронной техники, НПК «Технологический центр», ООО «Технопарк Ангстрема» и использованы в учебном процессе на ЭКТ факультете МИЭТ.

Заключение.

Представленные в данной диссертационной работе результаты можно коротко суммировать следующим образом:

1. Проведен анализ основных перспектив и проблем применения приборно-технологического моделирования при разработке и оптимизации элементной базы интегральных схем, элементов фоточувствительных микросистем.

2. Разработаны вычислительные модели для расчета и оптимизации МОП-транзисторов и фотодиодов.

3. Проведенный анализ конструкции МОП-транзистора с проектными нормами 0,35 мкм позволил выделить наиболее важные с точки зрения приборно-технологического моделирования особенности структуры, разработать методику калибровки и оптимизации КМОП-приборов.

4. Разработана и исследована структура вертикального МОП-транзистора с дельта-легированием в области канала. Показано наличие в области канала эффекта стационарного всплеска скорости носителей, улучшающего характеристики прибора по сравнению с традиционной планарной КМОП-структурой.

5. Разработана, оптимизирована структура фотодиода с лавинным умножением.

1. Баринов В.В., Бахмач О.Ф., Калинин А.В., Крупкина Т.Ю., Шелыхманов Д.Е. Повышение технологичности СБИС на основе концепции виртуального производства // Микроэлектроника,- 1999,№4.

2. Горнев Е.С., Зайцев Н.А., Равилов М.Ф., Романов И.М. Моделирование элементов микромеханики. Часть I, II // Микросистемная техника.- 2002, №10.

3. Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов. Часть 1 // Техносфера 2002.

4. Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов. Часть 2 // Техносфера 2004.

5. Красников Г.Я., Зайцев Н.А. Система кремний-диоксид кремния субмикронных СБИС // Техносфера 2003.

6. J. F. Gibbons, "Historical Perspectives on Ion Implantation," Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. В 21, 83- 89 (1987).

7. S. M. Hu, "Formation of Stacking Faults and Enhanced Diffusion in the Oxidation of Silicon," J. Appl. Phys. 45, 1567-1573 (1974).

8. P. M. Fahey, P. B. Griffin, and J. D. Plummer, "Point Defects and Dopant Diffusion in Silicon," Rev. Mod. Phys. 61, 289 (1989).

9. J. F. Gibbons, W. S. Johnson, and S. W. Mylroie, Projected Range Statistics, Academic Press, Inc., New York, 1975.

10. C. Park, К. M. Klein, and A. F. Tasch, "Efficient Modeling Parameter Extraction for Dual Pearson Approach to Simulation of Implanted Impurity Profiles in Silicon," Solid-State Electron. 33, 645- 650 (1990).

11. L. A. Christel and J. F. Gibbons, "Application of the Boltzmann Transport Equation to the Calculation of Range Profiles and Recoil Implantation in Semiconductors and Multilayer Targets," J. Appl. Phys. 51, 6176 (1980).

12. M. D. Giles and J. F. Gibbons, "Calculation of Channeling Effects During Ion Implantation Using the Boltzmann Transport Equation," IEEE Trans. Electron Devices ED-32, 1918 -1924 (1985).

13. M. D. Giles, "Ion Implantation Calculations in Two Dimensions Using the Boltzmann Transport Equation," IEEE Trans. Computer-Aided Design CAD-5, 1918-1924 (1986).

14. J. F. Ziegler, J. P. Biersack, and U. Littmark, Stopping Powers and Ranges of Ions in Solids, Vol. 1, Pergamon Press, New York, 1985.

15. К. M. Klein, C. Park, and A. F. Tasch, "Monte Carlo Simulation of Ion Implantation into Single-Crystal Silicon Including New Models for Electronic Stopping and Cumulative Damage," IEDM Tech. Digest, pp. 745-748 (1990).

16. G. Hobler, A. Simionescu, L. Palmetshofer, C. Tian, and G. Stingeder, "Boron Channeling Implantations in Silicon: Modeling of Electronic Stopping and Damage Accumulation," J. Appl. Phys. 77, 3697-3703 (1995).

17. J. F. Ziegler, "Determination of Lattice Disorder Profiles in Crystals by Nuclear Backscattering," J. Appl. Phys. 43, 2973-2981 (1972).

18. J. F. Ziegler, Handbook of Stopping Cross-Sections for Energetic Ions in All Elements, Vol. 5, Pergamon Press, New York, 1980.

19. S. Tian, M. F. Morris, S. J. Morris, B. Obradovic, G. Wang, A. F. Tasch, and С. M. Snell, "A Detailed Physical Model for Ion Implant Induced Damage in Silicon," IEEE Trans. Electron Devices 45, 1226 -1238 (1998).

20. G. Hobler and S. Selberherr, "Two-Dimensional Modeling of Ion Implantation Induced Point Defects," IEEE Trans. Computer-Aided Design 7, 174 (1988).

21. P. Ashbum, C. Bull, К. H. Nicholas, and G. R. Booker, "Effects of Dislocations in Silicon Transistors with Implanted Bases," Solid State Electron. 20, 731-740 (1977).

22. С. Bull, P. Ashburn, G. R. Booker, and К. H. Nicholas, "Effects of Dislocations in Silicon Transistors with Implanted Emitters," Solid State Electron. 22, 95-104(1979).

23. T. Y. Tan, "Atomic Modeling of Homogeneous Nucleation of Dislocations from Condensation of Point Defects in Silicon," Philos. Mag. A 44, 101-125 (1981).

24. K. S. Jones, S. Prussin, and E. R. Weber, "A Systematic Analysis of Defects in Ion Implanted Silicon," Appl. Phys. A 45, 1-34 (1988).

25. R. B. Fair and J. С. C. Tsai, "Profile Parameters of Implanted-Diffused Arsenic Layers in Silicon," J. Electrochem. Soc. 123, 583 (1977).

26. D. Nobili, A. Carabelas, G. Celotti, and S. Solmi, "Precipitation as the Phenomena Responsible for the Electrically Inactive Arsenic in Silicon," J. Electrochem. Soc. 130, 992 (1983).

27. L. Pelaz, M. Jaraiz, G. H. Gilmer, H.-J. Gossman, C. S. Rafferty, D. J. Eaglesham, and J. M. Poate, "B Diffusion and Clustering in Ion Implanted Si: The Role of В Cluster Precursors," Appl Phys. Lett. 70, 2285-2287 (1997).

28. L. Pelaz, V. C. Venezia, H.-J. Gossmann, G. H. Gilmer, A. T. Fiory, C. S. Rafferty, M. Jaraiz, and J. Barbolla, "Activation and Deactivation of Implanted В in Si," Appl. Phys. Lett. 75, 662- 664 (1999).

29. A. D. Lilak, M. E. Law, K. S. Jones, M. D. Giles, E. Andideh, M.-J. Curturla, T. D. d. 1. Rubia, J. Zhu, and S. Theiss, "Predictive Simulation of Transient Activation Processes in Boron-Doped Silicon Structures," IEDM Tech. Digest, pp. 493-496 (1998).

30. A. D. Lilak, M. E. Law, K. S. Jones, M. D. Giles, and S. K. Earles, "A Physics Based Modeling Approach for the Simulation of Anomalous Boron Diffusion and Clustering Behaviours," IEDM Tech. Digest, pp. 493- 496 (1997).

31. G. B. Bronner and J. D. Plummer, "Gettering of Gold in Silicon: A Tool for Understanding the Properties of Silicon Interstitials," J. Appl. Phys. 61, 5286 (1987).

32. H. Bracht, N. A. Stolwijk, Н. Mehrer, and I. Yonenaga, "Short-Time Diffusion of Zinc in Silicon for the Study of Intrinsic Point Defects," Appl. Phys. Lett. 59, 3559 -3561 (1991).

33. P. B. Griffin, P. M. Fahey, J. D. Plummer, and R. W. Dutton, "Measurement of Silicon Interstitial Diffusivity," Appl. Phys. Lett. 47, 319 (1985).

34. P. B. Griffin and J. D. Plummer, "Process Physics Determining 2-D Impurity Profiles in VLSI Devices," presented at the International Electron Devices Meeting, Los Angeles, 1986.

35. M. Jaraiz, G. H. Gilmer, J. M. Poate, and T. D. d. 1. Rubia, "Atomistic Calculations of Ion Implantation in Si: Point Defect and Transient Enhanced Diffusion Phenomena," Appl Phys. Lett. 68, 409 411 (1996).

36. J. S. Nelson, P. A. Schultz, and A. F. Wright, "Valence and Atomic Size Dependent Exchange Barriers in Vacancy-Mediated Dopant Diffusion," Appl. Phys. Lett. 73, 346 -349 (1998).

37. B. J. Mulvaney, W. B. Richardson, and T. L. Crandle, "PEPPER—A Process Simulator for VLSI," IEEE Trans. Computer-Aided Design 8, 336 (1989).

38. D. W. Yergeau, E. С. Kan, M. J. Gander, and R. W. Dutton, "ALAMODE: A Layered Model Development Environment," Proceedings of the Conference on Simulation of Semiconductor Devices and Processes, Erlangen, Germany, September 1995, pp. 66-69.

39. R. Stratton, Phys. Rev., 126(6):2002 14, 1962

40. К. Blotekjaer, Ericsson Technics, 22(2): 125-183, 1966

41. A. Bringer and G. Schon, J. Appl. Phys., 64(5):2447 55, 1988

42. E. M. Azoff, Solid-State Electronics, 30(9):913 917, 1987

43. E. M. Azoff, In Proc. NUMOS I Workshop, pages 25-30, Los Angeles, 1987 Boole Press, Dublin.

44. M. Rudan and F. Odeh, COMPEL, 5(3):149 183, 1986

45. A. Forghieri, R. Guerrieri, P. Ciampolini, A. Gnudi, R. Rndan, and G. Baccarani, IEEE Trans, on CAD, 7(2):231 242, 1988

46. R. K. Cook and J. Frey, Compel, 1(2):65 87, 1982

47. K. Blotekjaer, IEEE Trans. Electron Devices, ED-17(1):38 47, 1970

48. M. Fukuma and R. H. Uebbing, In IEDM Technical Digest 184, pages 621624, 1984

49. B. Meinerzhagen, In Proceedings of the fifth NASECODE conference, pages 42-59, 1988

50. B. Meinerzhagen, IEDM Tech. Digest, pages 504 07, Dec. 1988

51. M. A. Stettler, M. A. Alam, and M. S. Lundstrom, IEEE Trans. Electron Devices, 40(4):733 740, 1993

52. S. Selberherr, Analysis and Simulation of Semiconductor Devices. Springer-Verlag, Wien, New York, 1984

53. S. Selberherr, In С. M. Snowden, editor, Semiconductor Device Modelling, pages 70-88. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 1989

54. G. Baccarani, M. Rudan, R. Guerrieri, and P. Ciampolini, In Proc. of the Comett-Enroform, DEIS-University of Bologna, Bologna, Italy, March 1991

55. Roland Ryter, PhD thesis, Swiss Federal Institute of Technology, 1996

56. S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices. John Wiley and Sons, 2nd ed., New York, 1981

57. G. D. Mahan, J. Appl. Phys., 51(5):2634-46, 1980

58. IC.-F. Berggren andB. E. Sernelius, Phys. Rev., B24(4):1971 86, 1981

59. L. R. Logan and J. L. Egley, Phys. Rev., B47(19): 12532 39, 1993

60. J. Wagner and A. del Alamo, J. Appl. Phys., 63(2):425 29, 1988

61. S. С. Jain and D. J. Roulston, Solid-State Electronics, 34(5):453 465, 1991

62. A. Selloni and S. T. Pantelides, Phys. Rev. Lett., 49(8):586 89, 1982

63. S. T. Pantelides, A. Selloni, and R. Car, Solid-State Electronics, 28(1): 17 24, 1985

64. J. C. Inks on, J. Phys. C, 9:1177-83, 1976

65. K.-F. Berggren and В. E. Sernelius, Phys. Rev., B29(10):5575-80, 1984

66. E. 0. Kane, Phys. Rev., 131(1):79 88, 1963

67. В. I. Halperin and M. Lax, Phys. Rev., 148(2):722 39, 1966

68. В. I. Halperin and M. Lax, Phys. Rev., 153(3):802 14, 1967

69. E. 0. Kane, Solid-State Electronics, 28(1):3-10, 1985

70. V. Sa-yakanit, Phys. Rev, B19(4):2266 75, 1979

71. V. Sa-yakanit and H. R. Glyde, Phys. Rev, B22(12):6222 32, 1980

72. V. Sa-yakanit, W. Sritrakool, and H. R. Glyde, Phys. Rev, B25(4):2776 80,1982

73. P. Van Mieghem, S. Decoutere, G. Borghs, and R. Mertens, Solid-State Electronics, 35(5):699 704,1992

74. R. A. Abram, G. N. Childs, and P. A. Saunderson, J. Phys. C, 17:6105 25, 1984

75. L. Hedin and S. Lundqvist, Solid State Physics, 23:1, 1969

76. J. R. Lowney, J. Appl. Phys, 66(9):4279 83, 1989

77. M. Reaz Shaheed and С. M. Maziar, Solid-State Electronics, 37(9): 1589 94, 1994

78. R. Zimmermann, Many Particle Theory of Highly Excited Semiconductors. Texte zur Physik, Band 18. BSB Teubner Verlagsgesellschaft Leipzig, 1988

79. M. Rosier, F. Thuselt, and R. Zimmermann, phys. stat. sol (b), 118:303 317,1983

80. J. del Alamo, S. Swirhun, and R. M. Swanson, Solid-State Electronics, 28(1): 47 54, 1985

81. A. Cuthbertson and P. Ashburn, IEEE Trans. Electron Devices, ED-32 (2):242-247, 1985

82. J. del Alamo and R. M. Swanson, IEEE Electron Device Letters, EDL-7(11):629-31, 1986

83. S. Banerjee, D. Coleman, JR., W. Richardson, and A. Shah, IEEE Trans. Electron-Devices, ED-3 5 (1): 108 115, 1988

84. S. H. Voldman, J. B. Johnson, T. D. Linton, and S. L. Titcomb, IEDM Tech. Digest, Dec.:349 52, 1990

85. T. Y. Chan, J. Chen, P. К. Ко, and C. Hu, IEDM Tech. Digest, Dec.:718 21, 1987

86. H. Hazama, Extended Abstracts of the 22nd Conference on Solid State Devices and Materials, Sendai, pages 303 306, 1990

87. I.-C. Chen, D. J. Coleman, and С W. Teng, IEEE Electron Device Letters, EDL-10(7):297 300, 1989

88. A. G. Chynoweth, R. A. Logan, and D. E. Thomas, Phys. Rev, 125 (3):877-81, 1962

89. R. A. Logan and A. G. Chynoweth, Phys. Rev, 131 (1):89 95, 1963

90. L. V. Keldysh, Soviet Physics JETP, 6(4):763 770, 1958

91. L. V. Keldysh, Soviet Physics JETP, 7(4):665 669, 1958

92. P. J. Price and J. M. Radcliffe, IBM Journal, Oct.:364 371, 1959

93. W. V. Houston, Phys. Rev, 57:184 86, 1940

94. E. O. Kane, J. Appl. Phys, 32 (1):83 91, 1961

95. R. Enderlein and K. Peuker, phys. stat. sol. (b), 48:231 241, 1971

96. R. Kubo, J. Phys. Soc. Japan, 12(6):570-86, 1957

97. A. Schenk, Solid-State Electronics, 36(1): 19 34, 1993

98. D. E. Aspnes, Phys. Rev, 147:554 561, 1966

99. Yee K. S, "Numerical Solution of Initial Boundary Value Problems Involving Maxwell's Equations in Isotropic Media", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. AP-14, no.3, May 1966, pp. 302 307.

100. Torres F. and Jecko B, "Complete FDTD Analysis of Microwave Heating Processes in Frequency-Dependent and Temperature-Dependent Media",

101. EE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 45, no. 1, January 1988, pp. 108-117.

102. H. K. Gummel, IEEE Trans. Electron Devices 11,455 (1964).

103. S. Selberherr, "Analysis and Simulation of Semiconductor Devices," Springer, New York, (1984).

104. J. D. Bude, in "Simulation of Semiconductor Processes and Devices," IEEE, 23-26, New Jersey, (2000).

105. К. Banoo, M. S. Lundstrom, Solid-State Electron. 44, 1689 (2000).

106. K. Blotekjasr, IEEE Trans. Electron Devices 17, 38 (1970).

107. R. Stratton, Phys. Rev. 126, 2002 (1962).

108. S. Liotta and H. Struchtrup, Solid-State Electron. 44, 95 (2000).

109. K. Rahmat, J. White, D. A. Antoniadis, in International Electron Devices Meeting, 359-362 (IEEE, New Jersey, 1994).

110. A. Abramo и др., IEEE Trans. Electron Devices 41,1646 (1994).

111. M. Fischetti, S. Laux, Phys. Rev. В 38, 9721 (1988).

112. M. Fischetti, IEEE Trans. Electron Devices 38, 634 (1991).

113. R. Thoma и др., IEEE Trans. Electron Devices 38, 1343 (1991).

114. T. Bordelon, X.-L. Wang, C. Maziar, A. Tasch, Solid-State Electron. 35, 1311992).

115. A. Smith, K. Brennan, Solid-State Electron. 39, 1659 (1996).

116. D. i Semiconductors (Macmillan, New York, 1991).

117. E. Azoff, ^olid-State Electron. 30, 913 (1987).

118. C. Gardner, in r. -°,edings of the International Workshop on Computational Electronics (University of Leeds, Leeds, 1993), 25-36.

119. K. Hess, "Theory of Semiconductor Devices", IEEE, New Jersey, (2000).

120. E. Kane, J. Phys. Chem. Solids 1, 249 (1957).

121. S.-C. Lee, T.-W. Tang, Solid-State Electron. 35, 561 (1992).

122. Y. Zhang, M. Nokali, Solid-State Electron. 36, 1689 (1993).

123. T. Tang, S. Ramaswamy, J. Nam, IEEE Trans. Electron Devices 40, 14691993).

124. E. Azoff, IEEE Trans. Electron Devices 36, 609 (1989).

125. M. Lundstrom, "Fundamentals of Carrier Transport", Vol. X of Modular Series on Solid State Devices (Addison-Wesley, Reading, MA, 1990).

126. C. Gardner, IEEE Trans. Electron Devices 38, 392 (1991).

127. S. Ramaswamy, T.-W. Tang, IEEE Trans. Electron Devices 41, 76 (1994).

128. B. Pejcinovic и др., IEEE Trans. Electron Devices 42, 2147 (1995).

129. R. Cook, J. Frey, Compel 1, 65 (1982).

130. G. Baccarani, M. Wordeman, Solid-State Electron. 28, 407 (1985).

131. M. Stettler, M. Alam, M. Lundstrom, IEEE Trans. Electron Devices 40, 733 (1993).

132. D. Woolard, R! Trsw, M. Littlejohn, Solid-State Electron. 31, 571 (1988).

133. D. L. Woolard и pp.^Phys. Rev. В 44, 11 119 (1991).

134. R. Stewart и J. Churchill, Solid-State Electron. 33, 819 (1990).

135. R. Stewart, L. Ye, J. Churchill, Solid-State Electron. 32, 497 (1989).

136. C. Wilson, IEEE Trans. Electron Devices 35, 180 (1988).

137. J. Cao и X. Lei, Solid State Electrons 41, 17}31 (1997).

138. G. Wolokin и J. Frey, Proceedings NASEC0DE VIII Vienna, 1992, pp. 107i108. 'I

139. P. Scrobohaci и T.-W. Tang, IEEE Trans. Electron Devices 41, 1197 (1994).

140. J.-G. Ahn и др., IEEE Trans. Electron Devices 15, 348 (1994).

141. T. Bordelon и др., Electron. Lett. 28, 1173 (1992).144. t.-W. Tang и J. Nam, IEEE Electron Device Lett. 19, 201 (1998).

142. D. Schroeder, "Modelling of Interface Carrier Transport for Device Simulation" (Springer, New York, 1994).

143. D. Schroeder и U. Witkowski, IEEE Trans. Electron Devices 44, 679 (1997).

144. К. Matsuzawa, К. Uchida, A. Nishiyama, IEEE Trans. Electron Devices 47, 103 (2000).

145. M. Ieong и др., International Electron Devices Meeting (1998), 733-736.

146. Z. Yu, R. Dutton, R. Kiehl, IEEE Trans. Electron Devices 47, 1819 (2000).

147. A. Erlebach, С. S. Yun, D. Matveev, R. Mickevicius F. Nouri, A. Golnas, S. Zelenlca and W. Fichtner "Experimental and Numerical Study of Shallow Trench Isolation Processes"

148. DIOS-ISE, ISE TCAD Release 6.0, User's Manual,Zurich, 2000

149. C. P. Auth. Physics and Technology of Vertical Surround Gate MOSFETs. PhD Thesis Stanford University, 2001.

150. H. Gossner, I. Eisele, L. Risch "Vertical Si-Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistors with Channel Lengths of 50 nm by Molecular Beam Epitaxy", Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 33 (1994) pp. 2424-2428, Part 1, No. 4B, April 1994.