Abstract
It is indispensable to use the process and device simulation tool in order to analyze accurately the electrical characteristics of ULSI CMOS devices, in addition to developing and manufacturing those devices. The 3D Monte Carlo (MC) simulation result is not efficient for large-area application because of the lack of simulation particles. In this paper is reported a new efficient simulation strategy for 3D MC ion implantation into large-area application using the 3D MC code of TRICSI(TRansport Ions into Crystal Silicon). The strategy is related to our newly proposed split-trajectory method and ion-splitting method(ion-shadowing approach) for 3D large-area application in order to increase the simulation ions, not to sacrifice the simulation accuracy for defects and implanted ions. In addition to our proposed methods, we have developed the cell based 3D interpolation algorithm to feed the 3D MC simulation result into the device simulator and not to diverge the solution of continuous diffusion equations for diffusion and RTA(rapid thermal annealing) after ion implantation. We found that our proposed simulation strategy is very computationally efficient. The increased number of simulation ions is about more than 10 times and the increase of simulation time is not twice compared to the split-trajectory method only.
ULSI급 CMOS 소자를 개발, 제작하고 또한 그것의 전기적 특성을 정확히 분석하기 위해서는 공정 및 소자 시뮬레이터의 사용이 필수적이다. 대면적 몬테 카를로 시뮬레이션 결과가 다차원 소자 시뮬레이터의 입력으로 사용되려면 과도한 입자수의 증가로 비효율성을 띄게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 3차원 몬테 카를로 이온 주입 시뮬레이터인 TRICSI 코드를 이용하여 물리적으로 타당하며 또한 효율적으로 시뮬레이션 입자 수를 증가시켜 대면적 이온 주입시의 3차원 통계 분포의 잡음 영역을 최소화하는 방법을 제안하였다. 후속 공정인 열확산 공정이나 RTA(급속 열처리) 공정의 확산 방정식을 푸는 경우 발산을 막기 위해 몬테 카를로 시뮬레이션 결과의 통계 분포에 대한 후처리 과정으로 3차원 셀을 이용한 보간 알고리듬을 적용하였다. 시뮬레이션 수행 결과 가상 궤적 발생법(split-trajectory method)만을 사용한 것에 비해 계산 시간은 2배로 늘이지 않는 범위에서 10배 이상의 이온 입자 생성 분포를 얻을 수 있다.
