Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 1111-1116 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:019880023060111100

Résolution analytique bidimensionnelle de l'équation de diffusion dans le cas des structures silicium-sur-isolant

I. Sweid, N. Guillemot et G. Kamarinos

Laboratoire de Physique des Composants à Semiconducteurs, Unité Associée au CNRS n° 840, ENSERG, 23 Avenue des Martyrs 38031 Grenoble Cedex, France

Abstract
The two-dimensional (2-D) redistribution of impurities in semiconductors is an important step for the research and fabrication of modem integrated circuits (VLSI). The diffusion profiles must be known precisely if one is to master and model correctly the operation of integrated circuits. Many two dimensional (2-D) simulators for processing bulk silicon do actually exist - SUPRA being the one most widely used nowadays ; however, they cannot simulate these processes on other structures - e.g. SOI (Silicon-On-Insulator). In this paper we present a two-dimensional (2-D) analytical solution of the diffusion equation for the case of the SIMOX structure. The developed model takes into account the limiting specific conditions associated with this structure as well as the initial ion implantation profile. As an example, we simulate the formation of the isolation zone in the SIMOX structure - i.e., the implantation and redistribution of boron during the formation of field oxide.

Résumé
La redistribution d'impuretés dans les semiconducteurs lors des processus de réalisation des circuits intégrés constitue une étape d'une importance capitale pour la mise au point et le développement de filières. Ces profils de diffusion doivent être connus avec précision si l'on veut maîtriser et modéliser correctement le fonctionnement électrique des circuits intégrés. Actuellement, il existe de nombreux simulateurs bidimensionnels de processus sur silicium massif dont le plus connu reste SUPRA. Mais il ne sont pas assez généraux pour pouvoir simuler des processus sur d'autres structures (silicium-sur-isolant par exemple). Dans cet article, nous présentons une résolution analytique bidimensionnelle de l'équation de diffusion dans le cas d'une structure SIMOX (Separation by IMplanted OXygen). Le modèle établi prend en compte les conditions limites propres à cette structure ainsi que le profil initial d'implantation. Comme exemple, nous simulons la formation de la zone d'isolement dans cette structure : implantation et redistribution du bore pendant la croissance de l'oxyde de champ.

PACS
6170T - Doping and implantation of impurities.
6170W - Impurity concentration, distribution, and gradients.
6630J - Diffusion, migration, and displacement of impurities in solids.
7340Q - Electrical properties of metal insulator semiconductor structures.
2520C - Elemental semiconductors.
2530F - Metal insulator semiconductor structures.
2550B - Semiconductor doping.
2570 - Semiconductor integrated circuits.

Key words
boron -- diffusion in solids -- elemental semiconductors -- impurity distribution -- integrated circuit technology -- semiconductor doping -- semiconductor insulator boundaries -- silicon -- silicon compounds -- VLSI -- VLSI -- SOI -- impurities -- semiconductors -- integrated circuits -- diffusion profiles -- SUPRA -- Silicon On Insulator -- diffusion equation -- SIMOX structure -- ion implantation profile -- isolation zone -- implantation -- redistribution -- field oxide -- Si:B SiO sub 2