Atomistic modeling of amorphization-recrystallization and impurity co-implantation for the fabrication of ultrashallow junctions

Resumen

La tecnología CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) ha experimentado un gran avance durante las últimas décadas en cuanto a prestaciones y velocidad de operación, cimentado en la continua reducción del tamaño de los dispositivos. Esta rápida evolución demanda un gran esfuerzo por parte de la comunidad científica para desarrollar procesos tecnológicos que permitan solventar los nuevos problemas surgidos debido a las reducidas dimensiones de los transistores. Uno de los mayores retos en la actualidad es la fabricación de las uniones de fuente y drenador que deben presentar una alta concentración de dopantes eléctricamente activos confinados en una región muy superficial. En particular, la creación de uniones tipo p presenta una mayor dificultad debido a las especiales características del boro, el principal dopante tipo p. Para este propósito la pre-amorfización de la superficie de la oblea antes de la implantación del boro y/o la co-implantación de otras impurezas, como el flúor, han proporcionado resultados muy prometedores. El desarrollo de modelos precisos y predictivos de los procesos tecnológicos se ha convertido en una pieza fundamental en el avance de la microelectrónica. La realización de modelos permite conocer los mecanismos físicos que subyacen en un proceso y predecir el comportamiento de los dispositivos, evitando los altos costes asociados a la realización de tests y prototipos. En esta tesis se ha analizado y modelado los procesos de amorfización y recristalización de Si, así como el comportamiento del flúor y su efecto sobre la difusión del boro. Para ello se ha utilizado el simulador atomístico DADOS basado en la técnica de Monte Carlo cinético junto con la realización de experimentos dedicados. En una primera parte hemos analizado la creación de zonas amorfas durante la implantación iónica, estudiado el efecto de los parámetros de la implantación, el papel de la superficie y la mas