Ionenimplantation für die SiGe Halbleitertechnologie

Die niedrigen Kosten in der Herstellung von CMOS (complementary metal oxide semiconductor) Feldeffekt Transistoren sind der Grund dafür warum Silizium zur Zeit im Halbleitermarkt dominiert. Die permanente Nachfrage nach immer höherer Geschwindigkeit hat allerdings Silizium-Germanium Verbindungen ins Blickfeld der Forschung gebracht. Denn diese sind vielversprechende Materialien um eine breite Palette von Bauelementen herzustellen. Vor allem hochgeschwindigkeits CMOS Bauelemente können damit hergestellt werden, unter Beibehaltung standardisierter Prozesse und Anlagen. Der SiGe HBT (heterojunction bipolar transistor) hat bereits eine relevante Stellung im Markt erreicht und der Heterojunction Feldeffekttransistor wird vermutlich das nächste Bauelement sein dass auf den Markt kommt. Die Erzeugung sehr seichter Sperrschichten mittels Ionenimplantation ist ein besonders wichtiger Aspekt um solche Bauelemente erfolgreich herstellen zu koennen. Das Ziel diese Projekts ist es das Verhalten der Ionenimplantation in SiGe und SiGeC Legierungen mit unterschiedlichem Germanium Anteil experimentel und mit Hilfe von Simulationen zu untersuchen. Zu diesem Zweck soll Arsen zur Erzeugung von n-dotierten Gebieten und Bor zur Erzeugung von p-dotierten Gebieten untersucht werden. Die experimentellen Daten (SIMS) werden dazu verwendet den Monte-Carlo Ionenimplantationssimulator MCIMPL-II zu calibrieren und damit seine Anwendbarkeit auf SiGe und SiGeC Materialien zu erweitern. Der Simulator basiert auf der Zweiteilchen Stossnäherung und beherrscht beliebige multi-dimensionale Bauelement Strukturen bestehend aus verschiedenen amorphen und einigen kristallinen Materialien. Im Simulator wird ein empirisches Model zur Beschreibung des elektronischen Energieverlusts der Ionen verwendet. Die Parameter für dieses Model müssen für jede Dotierstoff-Material Kombination calibriert werden, da diese Parameter sehr stark von der Elektronendichte des Materials abhängen. Spezielle Aufmerksamkeit wird der Erzeugung von Kristallschäden gewidment, die hauptsächlich vom Dotierstoff und von der Implantationsdosis abhängt. Die genaue Modellierung der Erzeugung von Vakanzen und Zwischengitter Atomen in SiGe und SiGeC ist sehr wesentlich für die Simulation nachfolgender Diffusionsschritte.

Die niedrigen Kosten in der Herstellung von CMOS (complementary metal oxide semiconductor) Feldeffekt Transistoren sind der Grund dafür warum Silizium zur Zeit im Halbleitermarkt dominiert. Die permanente Nachfrage nach immer höherer Geschwindigkeit hat allerdings Silizium-Germanium Verbindungen ins Blickfeld der Forschung gebracht. Denn diese sind vielversprechende Materialien um eine breite Palette von Bauelementen herzustellen. Vor allem hochgeschwindigkeits CMOS Bauelemente können damit hergestellt werden, unter Beibehaltung standardisierter Prozesse und Anlagen. Der SiGe HBT (heterojunction bipolar transistor) hat bereits eine relevante Stellung im Markt erreicht und der Heterojunction Feldeffekttransistor wird vermutlich das nächste Bauelement sein dass auf den Markt kommt. Die Erzeugung sehr seichter Sperrschichten mittels Ionenimplantation ist ein besonders wichtiger Aspekt um solche Bauelemente erfolgreich herstellen zu koennen. Das Ziel diese Projekts ist es das Verhalten der Ionenimplantation in SiGe und SiGeC Legierungen mit unterschiedlichem Germanium Anteil experimentel und mit Hilfe von Simulationen zu untersuchen. Zu diesem Zweck soll Arsen zur Erzeugung von n-dotierten Gebieten und Bor zur Erzeugung von p-dotierten Gebieten untersucht werden. Die experimentellen Daten (SIMS) werden dazu verwendet den Monte-Carlo Ionenimplantationssimulator MCIMPL-II zu calibrieren und damit seine Anwendbarkeit auf SiGe und SiGeC Materialien zu erweitern. Der Simulator basiert auf der Zweiteilchen Stossnäherung und beherrscht beliebige multi-dimensionale Bauelement Strukturen bestehend aus verschiedenen amorphen und einigen kristallinen Materialien. Im Simulator wird ein empirisches Model zur Beschreibung des elektronischen Energieverlusts der Ionen verwendet. Die Parameter für dieses Model müssen für jede Dotierstoff-Material Kombination calibriert werden, da diese Parameter sehr stark von der Elektronendichte des Materials abhängen. Spezielle Aufmerksamkeit wird der Erzeugung von Kristallschäden gewidment, die hauptsächlich vom Dotierstoff und von der Implantationsdosis abhängt. Die genaue Modellierung der Erzeugung von Vakanzen und Zwischengitter Atomen in SiGe und SiGeC ist sehr wesentlich für die Simulation nachfolgender Diffusionsschritte.