초록 ▼

본 연구에서는 기초적인 물리적 메카니즘을 토대로, 초소형소자 공정에서 발생하여 소자 및 회로기능에 영향을 주는 다차원적인 현상들을 이해하고 이들을 성공적으로 예측할 수 있는 해석적, 수치적 모델들을 구축하였다. 해석모델들에 대한 계수파라미터의 추출은 실험치 또는 Monte Carlo 계산에 의거하였으며 편미분방정식으로 표현되는 수치모델을 효율적으로 풀기위하여 새로운 알고리즘을 적용하였고 최적 입력조건을 도출하였다. 즉, 반도체 주요공정에 대한 기초물리와 ULSI 공정상에서 발생가능한 다차원 효과를 위해 구축된 해석모델 및 편미분방

본 연구에서는 기초적인 물리적 메카니즘을 토대로, 초소형소자 공정에서 발생하여 소자 및 회로기능에 영향을 주는 다차원적인 현상들을 이해하고 이들을 성공적으로 예측할 수 있는 해석적, 수치적 모델들을 구축하였다. 해석모델들에 대한 계수파라미터의 추출은 실험치 또는 Monte Carlo 계산에 의거하였으며 편미분방정식으로 표현되는 수치모델을 효율적으로 풀기위하여 새로운 알고리즘을 적용하였고 최적 입력조건을 도출하였다. 즉, 반도체 주요공정에 대한 기초물리와 ULSI 공정상에서 발생가능한 다차원 효과를 위해 구축된 해석모델 및 편미분방정식 모델에 대한 수치해석적 알고리즘과 시뮬레이터를 개발하였다. 그 주요한 결과는 다음과 같이 요약된다. 이온주입 공정에서는 JPD 를 주축으로 하여 모델에 사용된 계수파라미터는 실험치 또는 Monte Carlo 계산으로 결정되었다. 1차원적인 이온분포는 실험치와 잘맞는 계산결과를 보였으며 예측된 2차원 분포에서의 깊이 의존성 측면산란, 3차원 분포에서의 마스크의존성 측면산란 효과는 현상적인 타당성을 보였다. 또한 산화공정에서는 다차원적인 LOCOS 형상을 지배하는 네개의 방정식을 포함하는 편미분방정식계가 안정성, 신속성, 정확성을 보장하는 SVP 알고리즘에 의하여 성공적으로 풀려졌다. 이동 경계에 유리한 BEM 적용과 성능평가의 수행으로 압력의존 산화지연현상과 좁은 윈도우 효과를 예측할 수 있었으며 두 개의 형상함수를 이용한 해석모델에 의하여 3차원적인 마스크 모서리 효과를 예측할 수 있었다. 2, 3차원 실험치와의 비교는 본 연구의 타당성을 잘 보여주었다. 그리고 진성조건을 만족하는 불순물 확산공정에 대해서는 수치해석적 측면이 강조되었다. 2차원 확산을 위해 BEM을 이용한 정식화, 이산화과정이 논의되었으며 3차원 확산을 위해 FEM을 이용한 정식화, 이산화과정이 논의되엇다. BEM 및 FEM 성능평가에서 수행시간과 정확도, 메모리 효율 측면에서 다차원 확산해에 대한 BEM 의 가능성을 알수 있었다.

Abstract ▼

In this investigation, it is qualitatively and quantitatively demonstrated that the shrinked multidimentional structures for ULSI and GSI could cause undesirable effects such as mask dependent lateral scattering, narrow window effect and mask corner effect. Fundamental physics and the effects of thr

In this investigation, it is qualitatively and quantitatively demonstrated that the shrinked multidimentional structures for ULSI and GSI could cause undesirable effects such as mask dependent lateral scattering, narrow window effect and mask corner effect. Fundamental physics and the effects of three key processesion implantation, silicon thermal oxidation and impurity diffusion were characterized and modeled. For the implantation process, analytical model in which joined Pearson Distribution function for depth profile and modified Gaussian functions for lateral profile is introduced. It is shown that the model can explain edpth dependent and mask dependent scattering mechanism as well as bulk channeling mechanisem. A theoretical model for highly nonumiform thermal oxidation of two-dimensional silicon structure is developed based on the premise that the hydrostatic pressure on the oxide/nitride interface and on the oxide/silicon interface is responsible for the retarded oxide growth. Boundary element analysis with stream function-vorticity-pressure algorthm shows pressure dependent retardation and field oxide thinning effect by narrow window. Three-dimentional analytical model equations are also developed and disscused for the mask dependent reduction or augmentation of bird's beak region. Impurity diffusion process is modeled by continuum theory and by atomistic theory. The numerical methods investigated in this work use two-dimensional boundary element discretization and three-dimensional finite element discretization. Various approaches to improve accuracy, stability and speed, such as nonuniform discretization, time step control, frontal solution methods are studied.

목차 Contents

• 1. 연구제목...13
• 2. 연구목적...13
• 3. 연구내용 및 방법...15
• 3.1 이온주입 공정 모델...15
• 3.1.1 Pearson 분포함수...16
• 3.1.2 연계된 Pearson 분포함수...21
• 3.1.3 깊이의존성 측면산란...22
• 3.1.4 마스크의존성 측면산란...23
• 3.2 실리콘 열산화 모델...25
• 3.2.1 성장된 산화막의 다차원적 형상예측...25
• 3.2.2 산화족 확산모델...27
• 3.2.3 질화막 압력모델...28
• 3.2.4 산화막 이동모델...30
• 3.2.5 다차원 LOCOS 형상예측을 위한 해석모델...31
• 3.3 불순물 확산 모델...35
• 3.3.1 포물선형 편미방 모델...35
• 3.3.2 점결합 확산모델...36
• 3.3.3 불순물 확산모델...37
• 3.4 요약...40
• 4. 주요연구 내용 및 최종 결과...41
• 4.1 이온 주입을 위한 해석해...41
• 4.1.1 1차원 분포와 채널링...42
• 4.1.2 2차원 분포와 깊이의존성 측면산란...48
• 4.1.3 마스크의존성 측면산란과 3차원 분포...60
• 4.2 산화모델을 위한 SVP 알고리즘과 3차원 해석해...65
• 4.2.1 열산화 지배방정식과 경계조건...65
• 4.2.2 이산화와 SVP 알고리즘...66
• 4.2.3 열산화에 미치느 다차원 효과...77
• 4.2.4 다차원 LOCOS를 위한 해석해...85
• 4.3 확산 모델에 대한 경계요소 및 유한요소 해석...100
• 4.3.1 진성확산 지배방정식...100
• 4.3.2 EEM을 이용한 2차원 확산해...101
• 4.3.3 FEM을 이용한 3차원 확산해...115
• 4.4 요약...122
• 5. 결 론...126
• 인용문헌...129
• 논문발표실적...139
• 학위배출실적...140
• 연구비 항목별 집행내역...141