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Taurus TM TSUPREM-4 Taurus TSUPREM-4 User Guide Version A-2008.09, September 2008

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  • TaurusTM TSUPREM-4Taurus TSUPREM-4 User GuideVersion A-2008.09, September 2008

  • ii

    Copyright Notice and Proprietary InformationCopyright © 2008 Synopsys, Inc. All rights reserved. This software and documentation contain confidential and proprietary information that is the property of Synopsys, Inc. The software and documentation are furnished under a license agreement and may be used or copied only in accordance with the terms of the license agreement. No part of the software and documentation may be reproduced, transmitted, or translated, in any form or by any means, electronic, mechanical, manual, optical, or otherwise, without prior written permission of Synopsys, Inc., or as expressly provided by the license agreement.

    Right to Copy DocumentationThe license agreement with Synopsys permits licensee to make copies of the documentation for its internal use only. Each copy shall include all copyrights, trademarks, service marks, and proprietary rights notices, if any. Licensee must assign sequential numbers to all copies. These copies shall contain the following legend on the cover page:

    “This document is duplicated with the permission of Synopsys, Inc., for the exclusive use of __________________________________________ and its employees. This is copy number __________.”

    Destination Control StatementAll technical data contained in this publication is subject to the export control laws of the United States of America. Disclosure to nationals of other countries contrary to United States law is prohibited. It is the reader’s responsibility to determine the applicable regulations and to comply with them.

    DisclaimerSYNOPSYS, INC., AND ITS LICENSORS MAKE NO WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, WITH REGARD TO THIS MATERIAL, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.

    Registered Trademarks (®)Synopsys, AMPS, Astro, Cadabra, CATS, Design Compiler, DesignWare, Formality, HSPICE, iN-Phase, Leda, MAST, ModelTools, NanoSim, OpenVera, PathMill, Physical Compiler, PrimeTime, SiVL, SNUG, SolvNet, TetraMAX, VCS, Vera, and YIELDirector are registered trademarks of Synopsys, Inc.

    Trademarks (™)AFGen, Apollo, Astro-Rail, Astro-Xtalk, Aurora, AvanWaves, Columbia, Columbia-CE, Cosmos, CosmosLE, CosmosScope, CRITIC, DC Expert, DC Professional, DC Ultra, Design Analyzer, DesignPower, Design Vision, DesignerHDL, Direct Silicon Access, Discovery, Eclypse, Encore, EPIC, Galaxy, HANEX, HDL Compiler, Hercules,

    Hierarchical Optimization Technology, HSIM, HSIMplus

    , in-Sync, iN-Tandem, i-Virtual Stepper, Jupiter, Jupiter-DP, JupiterXT, JupiterXT-ASIC, Liberty, Libra-Passport, Library Compiler, Magellan, Mars, Mars-Rail, Mars-Xtalk, Milkyway, ModelSource, Module Compiler, Planet, Planet-PL, Polaris, Power Compiler, Raphael, Saturn, Scirocco, Scirocco-i, Star-RCXT, Star-SimXT, System Compiler, Taurus, TSUPREM-4, VCS Express, VCSi, VHDL Compiler, VirSim, and VMC are trademarks of Synopsys, Inc.

    Service Marks (sm)MAP-in, SVP Café, and TAP-in are service marks of Synopsys, Inc.

    SystemC is a trademark of the Open SystemC Initiative and is used under license.ARM and AMBA are registered trademarks of ARM Limited.Saber is a registered trademark of SabreMark Limited Partnership and is used under license.All other product or company names may be trademarks of their respective owners.

    Taurus TSUPREM-4 User Guide, version A-2008.09

  • About This Guide0

    OverviewThis manual includes details for using TSUPREM-4 and covers all aspects of the TSUPREM-4 2D process simulation program.

    This manual contains the following chapters:

    About This Guide Includes conventions, related publications, and customer support information.

    Chapter 1 Gives an overview of the program.

    Chapter 2 Discusses the execution of TSUPREM-4, the required input files, the output files generated, and other files required to run the program.

    Chapter 3 Describes the physical models for the physical processes simulated by TSUPREM-4 and discusses some of the numerical methods used during the simulation.

    Chapter 4 Contains detailed descriptions of the input statements recognized by TSUPREM-4. The description of each statement includes a summary of the statement syntax, descriptions of the statement parameters, and a discussion of the use of the statement, with examples.

    Chapter 5 Presents simple examples illustrating the use of the program.

    Chapter 6 Presents more complicated examples illustrating the use of the program for simulating complete processes.

    Chapter 7 Describes the USEIT Option, Physical Model, and Equation Interface language, and details examples.

    Chapter 8 Describes the use of the TSUPREM-4 Advanced Calibration file with the Merger application.

    Appendix A Lists the default simulation coefficient values and the literature references from which they were derived.

    TS4 2008.09 iii

    Draft 8/6/08

  • Related PublicationsFor additional information about TSUPREM-4, see:

    • TCAD Products and Utilities Installation Manual.• The documentation installed with the TSUPREM-4 software are available

    through the TSUPREM-4 Help menu.

    • The TSUPREM-4 release notes are available on SolvNet (see Accessing SolvNet on page 0-v).

    • Taurus Layout Tutorial is available on Docs on the Web (DOW) via SolvNet (see Accessing SolvNet on page 0-v) and on the product CD.

    Reference Materials

    This manual uses many references from the changing body of industry literature. Where appropriate, you are directed to source material. References are included in Chapter 3 and Appendix A.

    If a button label appears grayed out, the button is not currently active. Attempts to click the button are ignored.

    ConventionsThe following conventions are used in Synopsys documentation.

    Appendix B Describes the plot device definition file s4pcap. This file contains information that describes the available graphical output devices.

    Appendix C Describes the data format used by mask data files.

    Appendix D Describes the data formats files created with the SAVEFILE statement.

    Appendix E Contains a detailed description of the interface to the MINIMOS 5 device simulation program.

    Appendix F Describes new features, enhancements, and changes in this version.

    Convention Description

    Courier Indicates command syntax.

    Courier italic Indicates a user-defined value in Synopsys syntax, such as object_name. (A user-defined value that is not Synopsys syntax is indicated by regular text font italic.)

    iv TS4 2008.09

    Draft 8/6/08

  • Customer SupportCustomer support is available through SolvNet online customer support and through contacting the Synopsys Technical Support Center.

    Accessing SolvNet

    SolvNet includes an electronic knowledge base of technical articles and answers to frequently asked questions about Synopsys tools. SolvNet also gives you access to a wide range of Synopsys online services, which include downloading software, viewing Documentation on the Web, and entering a call to the Support Center.

    To access SolvNet:

    1. Go to the SolvNet Web page at http://solvnet.synopsys.com.

    2. If prompted, enter your user name and password. (If you do not have a Synop-sys user name and password, follow the instructions to register with SolvNet.)

    3. If you need help using SolvNet, click SolvNet Help in the Support Resources section.

    Courier bold Indicates user input—text you type verbatim—in Synopsys syntax and examples. (User input that is not Synopsys syntax, such as a user name or pass-word you enter in a GUI, is indicated by regular text font bold.)

    [ ] Denotes optional parameters, such as pin1 [pin2 ... pinN]

    | Indicates a choice among alternatives, such as low | medium | high(This example indicates that you can enter one of three possible values for an option: low, medium, or high.)

    _ Connects terms that are read as a single term by the system, such as set_annotated_delay

    Control-c Indicates a keyboard combination, such as holding down the Control key and pressing c.

    \ Indicates a continuation of a command line.

    / Indicates levels of directory structure.

    Edit > Copy Indicates a path to a menu command, such as opening the Edit menu and choosing Copy.

    Convention Description

    TS4 2008.09 v

    Draft 8/6/08

    http://solvnet.synopsys.com

  • Contacting the Synopsys Technical Support Center

    If you have problems, questions, or suggestions, you can contact the Synopsys Technical Support Center in the following ways:

    • Open a call to your local support center from the Web by going to http://solvnet.synopsys.com (Synopsys user name and password required), then clicking “Enter a Call to the Support Center.”

    • Send an e-mail message to your local support center.- E-mail [email protected] from within North America. - Find other local support center e-mail addresses at

    http://www.synopsys.com/support/support_ctr.

    • Telephone your local support center.- Call (800) 245-8005 from within the continental United States.- Call (650) 584-4200 from Canada.- Find other local support center telephone numbers at

    http://www.synopsys.com/support/support_ctr.

    vi TS4 2008.09

    Draft 8/6/08

    http://solvnet.synopsys.comhttp://www.synopsys.com/support/support_ctrhttp://www.synopsys.com/support/support_ctr

  • Table of Contents

    About This Guide iii

    Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iiiRelated Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v

    Reference Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vConventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ivCustomer Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v

    Accessing SolvNet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vContacting the Synopsys Technical Support Center . . . . . . . . . . . . . . vi

    Introduction to TSUPREM-4 1-1

    Product Name Change . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1Program Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-1Processing Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2Simulation Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2Additional Features. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1-2

    Using TSUPREM-4 2-1

    Program Execution and Output. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1Starting TSUPREM-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-1Program Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2

    Printed Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2Graphical Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-2

    Errors, Warnings, and Syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3File Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3

    File Types. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3Default File Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-3Environment Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4

    Input Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4

    Draft 8/6/08TS4 2008.09 vii

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    v

    Command Input Files. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-4Mask Data Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5Profile Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5Other Input Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5

    Output Files. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-5Terminal Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6Output Listing Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6

    Standard Output File—s4out . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6Informational Output File—s4inf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6Diagnostic Output File—s4dia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-6

    Saved Structure Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7TSUPREM-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7TIF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7Medici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7MINIMOS 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7Wave. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7

    Graphical Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-7Extract Output Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8Electrical Data Output Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8

    Library Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-8Initialization Input File—s4init . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-9Ion Implant Data File—s4imp0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-9Ion Implant Damage Data File—s4idam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-9Plot Device Definition File—s4pcap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10Key Files—s4fky0 and s4uky0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10Authorization File—s4auth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2-10

    TSUPREM-4 Models 3-1

    Simulation Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2Coordinates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2Initial Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2Regions and Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-2

    Grid Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3Mesh, Triangular Elements, and Nodes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3Defining Grid Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3Explicit Specification of Grid Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-3

    The LINE Statement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4Generated Grid Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-4Eliminating Grid Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5

    Automatic Grid Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-5Automatic Grid Generation in the X Direction . . . . . . . . . . . . . . . 3-6Automatic Grid Generation in the Y Direction . . . . . . . . . . . . . . . 3-7

    Changes to the Mesh During Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7DEPOSITION and EPITAXY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-7Structure Extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8

    Draft 8/6/08iii TS4 2008.09

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    ETCH and DEVELOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-8Oxidation and Silicidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-9

    Adaptive Gridding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10Refinement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-10Unrefinement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-11Adaptive Gridding for Damage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-12

    1-D Simulation of Simple Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13Initial Impurity Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-13

    Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-14DIFFUSION Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15

    Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15Ambient Gas Pressure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15Ambient Gas Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-15Ambients and Oxidation of Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16Default Ambients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-16Chlorine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-17Chemical Predeposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-17Solution of Diffusion Equations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-17

    Diffusion of Impurities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-18Impurity Fluxes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-18Mobile Impurities and Ion Pairing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-19Electric Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-20Diffusivities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-22

    Point Defect Enhancement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24PD.FERMI Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24PD.TRANS and PD.FULL Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-25Paired Fractions of Dopant Atoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-265-Stream Diffusion Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26Initialization of Pairs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-27Boundary Conditions for Pairs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-27Reaction Rate Constants. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-31

    Activation of Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-35Physical Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-35Activation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-35Model Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-36Solid Solubility Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-37Solid Solubility Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-37Dopant Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38Pressure-Dependent Equilibrium Model" . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38Transient Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38Dopant-Interstitial Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39Dopant-Vacancy Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-40Full Dynamics of Dopant-Defect Clustering . . . . . . . . . . . . . . . . 3-40Transient Precipitation Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-58DDC and Precipitation Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-59

    Segregation of Impurities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-62

    Draft 8/6/08TS4 2008.09 ix

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Segregation Flux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-62Interface Trap Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-63

    Using the Interface Trap Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-66Dose Loss Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-66Diffusion of Point Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-67

    Equilibrium Concentrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-67Charge State Fractions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-68Point Defect Diffusion Equations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-69Interstitial and Vacancy Diffusivities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-71Reaction of Pairs with Point Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-72Recombination of Interstitials with Vacancies. . . . . . . . . . . . . . . 3-73Absorption by Traps, Clusters, and Dislocation Loops . . . . . . . . 3-75

    Injection and Recombination of Point Defects at Interfaces . . . . . . 3-75Surface Recombination Velocity Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-75Trapped Nitrogen Dependent Surface Recombination. . . . . . . . . 3-77Injection Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-77Moving-Boundary Flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-78

    Interstitial Traps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-79Enabling, Disabling, and Initialization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-79

    Interstitial Clustering Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-801-Moment Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-802-Moment Interstitial Clustering Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-83Equilibrium Small Clustering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-86Transient Small Clustering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-87

    Vacancy Clustering Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-89Large Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-89Equilibrium Small Clustering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-92Transient Small Clustering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-92

    Initialization of Large Point-Defect Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-94Dislocation Loop Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-96

    Equations for Dislocation Loop Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-96Loop Density Specified by L.DENS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-97Loop Density Specified by L.THRESH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-97Evolution of Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-98Effects of Dislocation Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-98

    Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-98Theory of Oxidation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-99Analytical Oxidation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-100

    Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-100Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-103The ERFC Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-103ERF1, ERF2, and ERFG Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-104

    Numerical Oxidation Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-106Oxide Growth Rate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-106VERTICAL Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-109COMPRESS Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-109VISCOUS Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-111

    Draft 8/6/08 TS4 2008.09

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    VISCOELA Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-113Anisotropic Stress Dependent Reaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-118Strength-Limited Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-118

    Polysilicon Oxidation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-118Surface Tension and Reflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-118N2O Oxidation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-119

    Nitrogen Trap and Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-119Surface Reaction Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-120Thin Oxidation Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-120

    Boron Diffusion Enhancement in Oxides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-120Diffusion Enhancement in Thin Oxides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-121Diffusion Enhancement Due to Fluorine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-123

    Silicide Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-123TiSi2 Growth Kinetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-124

    Reaction at TiSi2/Si Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-124Diffusion of Silicon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-124Reaction at TiSi2/Si Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-124Oxygen Dependence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-124Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-125Material Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-125

    Impurities and Point Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-125Specifying Silicide Models and Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-125

    Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-126Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-126Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-127Dopants. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-128

    Tungsten, Cobalt, and Nickel Silicide Models . . . . . . . . . . . . . . . 3-129Other Silicides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-129

    Stress Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-129Stress History Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-129Thermal Stress Model Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-129

    Boundary Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-130Initial Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-130Intrinsic Stress in Deposited Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-130Effect of Etching and Depositional Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-131Using the Stress History Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-131Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-131

    Dopant-Induced Stress Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-132Dopant-Induced Stress during Deposition . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-133Dopant-Induced Stress during Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-133

    Ion Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-133Analytic Ion Implant Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-134

    Implanted Impurity Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-134Implant Moment Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-135Gaussian Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-137Pearson Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-137Dual Pearson Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-138

    Draft 8/6/08TS4 2008.09 xi

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Dose-dependent Implant Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-138Tilt and Rotation Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-141Multilayer Implants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-141Lateral Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-142Depth-Dependent Lateral Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-142Dose Integration from Lateral Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . 3-142Wafer Tilt and Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-143BF2 Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-143Analytic Damage Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-143Taurus Analytic Implant Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-144

    MC Ion Implant Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-146Old TSUPREM-4 MC Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-146Taurus MC Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-146Binary Scattering Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-149Amorphous Implant Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-152Electronic Stopping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-155Damage Accumulation and De-Channeling. . . . . . . . . . . . . . . . 3-156BF2 MC Implantation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-158MC Implant into Polysilicon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-159MC Implant into Hexagonal Silicon Carbide. . . . . . . . . . . . . . . 3-159MC Implant into Si1-xGex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-160

    Boundary Conditions for Ion Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-161Boundary Conditions for Taurus Analytic and Taurus MC Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-161

    Implant Damage Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-161Damage Produced During Implant. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-162Profiling Implant Damages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-164Cumulative Damage Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-164Conservation of Total Defect Concentrations . . . . . . . . . . . . . . 3-166Using the Implant Damage Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-166

    Fields to Store Implant Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-167Epitaxial Growth. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-168

    Layer Thickness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-169Incorporation of Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-169Diffusion of Impurities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-169Selective Epitaxy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-169Orientation-Dependent Growth Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-170

    Deposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-170Layer Thickness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-171Anisotropy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-171Incorporation of Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-171Photoresist Type. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-171Polycrystalline Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-172Deposition with Taurus Topography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-172

    Masking, Exposure, and Development of Photoresist . . . . . . . . . . . . 3-172Etching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-172

    Defining the Etch Region. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-173

    Draft 8/6/08ii TS4 2008.09

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Removal of Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-173Trapezoidal Etch Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-174

    Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-174Etch Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-174Etch Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-175

    Etching with Taurus Topography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-177Modeling Polycrystalline Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-177

    Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-177Diffusion in Grain Interiors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-177Grain Boundary Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-178Diffusion Along Grain Boundaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-178

    Segregation Between Grain Interior and Boundaries . . . . . . . . . . 3-179Grain Size Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-180

    Grain Growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-181Interface Oxide Break-up and Epitaxial Regrowth . . . . . . . . . . . . 3-183

    Oxide Break-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-183Epitaxial Regrowth. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-183

    Dependence of Polysilicon Oxidation Rate on Grain Size . . . . . . 3-184Using the Polycrystalline Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-185

    Electrical Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-186Automatic Regrid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-186Poisson’s Equation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-186

    Boltzmann and Fermi-Dirac Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-187Ionization of Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-188Solution Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-189

    Carrier Mobility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-189Tabular Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-189Arora Mobility Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-190Caughey Mobility Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-191

    Quantum Mechanical Model for MOSFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-191Capacitance Calculation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-192

    DC Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-192MOS Capacitances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-192

    References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-193

    Input Statement Descriptions 4-1

    Input Statements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2Syntax. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2Specifying Materials and Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-2Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

    Character. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3Logical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3Numerical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-3

    Statement Description Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4

    Draft 8/6/08TS4 2008.09 xiii

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Parameter Definition Table . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4Syntax of Parameter Lists. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-4

    Documentation and Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-5COMMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7Notes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7

    SOURCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8Reusing Combinations of Statements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8Generating Templates. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8

    RETURN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9Returning from Batch Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9Exiting Interactive Input Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-9Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-10

    INTERACTIVE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11Interactive Input Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-11

    PAUSE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-12

    STOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-13

    FOREACH/END . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-14

    LOOP/L.END . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-16Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-17Termination of Optimization Looping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-17Parameter Sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-17Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-18Advantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-19

    L.MODIFY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-20

    IF/ELSEIF/ELSE/IF.END . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-21Conditional Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-22Expression for Condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-22

    ASSIGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-23Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-26Varying During Statement Looping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-27ASSIGN with Mathematical Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-27ASSIGN and Optimization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28

    Draft 8/6/08iv TS4 2008.09

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Expansion of ASSIGNed Variable. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28Reading the External Data File. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-29Reading the Array from a String . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-29

    INTERMEDIATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-30Advantages of INTERMEDIATES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-31Scope Definition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-31Value Type . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-33Array Values. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-34Comparison to ASSIGN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-36Snapshot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-37Load/Save Intermediates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-38

    ECHO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-40Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-40Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-40

    OPTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-41Selecting a Graphics Device. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-42Redirecting Graphics Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-42Printed Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-42Informational and Diagnostic Output. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-43Echoing and Execution of Input Statements . . . . . . . . . . . . . . . . 4-43Version Compatibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-43Strict Syntax Check . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-43Automatic Save . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-44Load/Save Files in Compressed Format. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-44Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-45

    DEFINE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-46Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-46Format and Syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-46Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-46

    UNDEFINE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-49Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-49Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-49Redefined Parameter Names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-49

    CPULOG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-50Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-50Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-50Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-50

    HELP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-51Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-51Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-51

    !(Exclamation Mark) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-51Device Structure Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-52

    MESH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-53Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-54Grid Creation Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-54Horizontal Grid Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-55Vertical Grid Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-55

    Draft 8/6/08TS4 2008.09 xv

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Scaling the Grid Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-561D Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-56Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-56

    LINE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-57Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-57Placing Grid Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-57Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-58Additional Notes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-58

    ELIMINATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-59Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-59Overlapping Regions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-60Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-60

    BOUNDARY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-62Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-62Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-63Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-63

    REGION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-64Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-65Redefining Material of the Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-65Region Generation Based On Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-66Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-66

    INITIALIZE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-69Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-71Mesh Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-72Previously Saved Structure Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-72Crystalline Orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-72Specifying Initial Doping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-72Redefining Material of the Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-73Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-73

    LOADFILE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-74Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-74TSUPREM-4 Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-75Older Versions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-75User-Defined Materials and Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-75Replacing Materials of Regions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-75Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-75

    SAVEFILE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-77Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-80TSUPREM-4 Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-80Older Versions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-80TIF Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-80Medici Files. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-81MINIMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-81Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-81Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-81

    STRUCTURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-82Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-84

    Draft 8/6/08vi TS4 2008.09

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Order of Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-85Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-85TSUPREM-4 Version Compatibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-85Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-85

    MASK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-87Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-87Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-88

    PROFILE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-89Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-91OFFSET Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-92Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-92IMPURITY Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-92Profile in 2D Rectangular Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-93Importing Columnwise 2D Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-93Importing 2D Profiles in TIF or TS4 Format . . . . . . . . . . . . . . . . 4-93Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-94

    ELECTRODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-99Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-99Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-100

    Process Steps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-101DEPOSITION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-102

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-105Deposition with Taurus Topography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-106Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-107Additional DEPOSITION Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-108

    EXPOSE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-109Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-109Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-110

    DEVELOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-111Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-111Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-111

    ETCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-112Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-114Removing Regions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-114Etching with Taurus Topography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-115Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-116

    IMPLANT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-117Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-127Gaussian and Pearson Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-127Table of Range Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-127Point Defect Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-129Extended Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-129Boundary Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-129Rotation Angle and Substrate Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-130TSUPREM-4 Version Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-130Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-131

    DIFFUSION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-134

    Draft 8/6/08TS4 2008.09 xvii

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-138Ambient Gas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-138Oxidation Limitations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-139Reflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-140Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-140

    EPITAXY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-141Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-144Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-145

    STRESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-146Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-146Printing and Plotting of Stresses and Displacements . . . . . . . . . 4-148Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-148

    Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-149SELECT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-150

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-150Solution Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-150Mathematical Operations and Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-152Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-153

    PRINT.1D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-155Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-157Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-157Interface Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-157Saving Profiles in a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-157Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-158

    PLOT.1D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-159Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-165Line Type and Color. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-165Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-166

    PLOT.2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-167Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-170Line Type and Color. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-170Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-170

    CONTOUR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-172Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-173Line Type and Color. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-173Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-173

    COLOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-174Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-175Plot Device Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-175Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-175

    PLOT.3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-176Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-177Line Type and Color. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-178Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-178

    LABEL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-179Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-182Label Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-182

    Draft 8/6/08viii TS4 2008.09

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Line, Symbol, and Rectangle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-182Color . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-183Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-183

    EXTRACT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-184Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-189Solution Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-190Extraction Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-190Targets for Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-192File Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-192Error Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-192Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-193Optimization Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-195

    ELECTRICAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-198Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-203Files and Plotting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-203Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-203Optimization Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-205Quantum Effect in CV Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-205

    VIEWPORT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-208Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-208Scaling Plot Size. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-208Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-209

    Models and Coefficients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-210METHOD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-211

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-226Oxidation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-226Grid Spacing in Growing Oxide. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-226Rigid vs. Viscous Substrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-226Point Defect Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-227PD.FERMI Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-227PD.TRANS Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-227PD.FULL Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-227PD.5STR Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-227Customizing the Point Defect Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-228Enable/Disable User-Specified Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-228Solving Poisson’s Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-228Adaptive Gridding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-229Fine Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-230Initial Time Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-230Internal Solution Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-230Time Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-230System Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-231Minimum-Fill Reordering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-231Block Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-232Automatic Tune for Optimal Numerical Method. . . . . . . . . . . . 4-232Solution Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-232Matrix Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-232

    Draft 8/6/08TS4 2008.09 xix

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Matrix Refactoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-232Discontinuous Temperature Change . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-232Error Tolerances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-233More Accurate Dose Integration from Lateral Distribution. . . . 4-233Sensitivity of Implanted Profiles to Non-planar Interfaces . . . . 4-233Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-233

    EQUATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-234Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-235Initialization of Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-236See Also . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-236

    AMBIENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-237Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-249Oxidation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-249Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-252Parameter Dependencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-253Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-253Additional AMBIENT Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-254

    MOMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-255Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-262Using the MOMENT Statement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-262Using SIMS Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-263Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-265

    MATERIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-267Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-280Viscosity and Compressibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-281Stress Dependence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-281Modeling the Energy Bandgap. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-281Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-281

    IMPURITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-283Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-306Impurity Type. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-307Solution Options. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-307Other Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-307Multiplication to Diffusivity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-307Anisotropic Diffusivity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-307User-defined Active Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-308See Also . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-308Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-308

    REACTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-310Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-312Insertion of Native Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-313Reaction Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-313Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-313Effects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-314

    MOBILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-315Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-318Tables and Analytic Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-319

    Draft 8/6/08x TS4 2008.09

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Analytic Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-319Tables or Model Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-319Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-319

    INTERSTITIAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-321Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-335Bulk and Interface Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-335Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-336

    VACANCY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-338Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-349Bulk and Interface Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-350Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-350

    ANTIMONY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-351Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-356See Also . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-356Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-357

    ARSENIC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-358Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-363See Also . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-363Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-364

    BORON . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-365Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-370See Also . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-370Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-371

    PHOSPHORUS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-372Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-377See Also . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-378Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-378

    Tutorial Examples 5-1

    1-D Bipolar Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2TSUPREM-4 Input File Sequence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-2Initial Active Region Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-3Mesh Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4

    Adaptive Gridding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4Model Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4

    Oxidation Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-4Point Defect Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5

    Processing Steps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5Buried Layer Masking Oxide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5Buried Layer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-5Epitaxial Layer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6Pad Oxide and Nitride Mask . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6

    Saving the Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6Plotting the Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-6

    Specifying a Graphics Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7

    Draft 8/6/08TS4 2008.09 xxi

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    The SELECT Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7The PLOT.1D Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7Labels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8

    Printing Layer Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8The PRINT.1D Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-8Using PRINT.1D LAYERS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9

    Completing the Active Region Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-9Reading a Saved Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11Field Oxidation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11

    Final Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-12Local Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13

    Calculation of Oxide Shape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13Mesh Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-14Pad Oxide and Nitride Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15Plotting the Mesh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15Model Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-15Plotting the Results. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-16Plotting Stresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-17

    2-D Diffusion with Point Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20Automatic Grid Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20Field Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-20Grid Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-22Contour of Boron Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-22Using the FOREACH Statement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-24Vertical Distribution of Point Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-25Lateral Distribution of Point Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-26

    Local Oxidation Summation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-27Point Defect Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-28

    Creating the Test Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-31Automatic Grid Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-31Outline of Example. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-31

    Oxidation and Plotting of Impurity Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-31Simulation Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-31PD.FERMI and PD.TRANS Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-32PD.FULL Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-32Printing Junction Depth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-33Doping and Layer Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-33

    Point Defect Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-34Commentary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-34

    Choosing a Point Defect Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-35

    Draft 8/6/08xii TS4 2008.09

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Advanced Examples 6-1

    NMOS LDD Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2Creating the Initial Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-2

    Setting the Grid Density . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-3Adaptive Gridding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4Masking Information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4

    Field Isolation Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-4Displaying the Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-5

    Active Region Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7Modeling Polysilicon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7LDD Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8Oxide Spacer and Source/Drain Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9Source/Drain Contacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-9Plots . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-11

    Formation of the Complete NMOS Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . 6-12Electrical Extraction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14

    Threshold Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-14MOS Capacitance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-15Source/Drain Junction Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-16Plotting Results of Electrical Extraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-17

    Trench Implant Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-18Structure Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-19Analytic Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-20Plotting the Results of the Analytic Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-21MC Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-23

    Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-23Using the MC Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-23

    Plotting the Results of the MC Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-24Boron Contours . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-24Vertical Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-25Sidewall Profiles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-27

    Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28Poly-Buffered LOCOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28

    Structure Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-28Using the VISCOEL Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-29Plotting the Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-30

    CMOS Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-32Main Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-34Mesh Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-34CMOS Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-36

    Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-36Channel Doping Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-36Lightly Doped Drain Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-36Contacts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-36Saving the Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-37

    Draft 8/6/08TS4 2008.09 xxiii

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    End of Main Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-37Plotting the Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-37

    0.8 Micron Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-39Final Mesh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-39Arsenic Profiles in Gate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-391.2 Micron Device . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-40

    DMOS Power Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-42Mesh Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-43Processing the DMOS Power Transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-43

    Gate Processing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-45Source Processing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-46

    Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-48SOI MOSFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-49

    Mesh Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-49Depositing a Layer with Nonuniform Grid Spacing . . . . . . . . . . 6-50

    Process Simulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-53MOSFET with Self-Aligned Silicides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-54

    Preparation for Silicidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-54Silicidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-55

    Polysilicon Emitter Study . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-59Process Simulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-59

    Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-59Processing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-59

    Plotting the Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-61After Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-61Doping and Grain Size . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-63Doping vs. Stripe Width . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-63

    SiGe HBT Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-64Initial Structure and Collector Region Generation . . . . . . . . . . . . . 6-65Using SiGe Related Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-66Base and Emitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-73

    User-Specified Equation Interface 7-1

    Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-1Using USEIT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3

    EQUATION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3New Solution Variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3Solving Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4Example for Initialization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5Adding Expressions to Equations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6Flux at Interfaces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6Diffusion Along Boundaries. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7Update Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-7

    INTERMEDIATE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8

    Draft 8/6/08xiv TS4 2008.09

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Advantages of Intermediates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8Application of User-Specified Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8Modification of Built-in Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9

    ACTIVE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9MOBILE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9

    Built-in Keywords . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-10Operators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11Mathematical Functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11Physical Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-13Interface Functions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14Miscellaneous Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-15

    Examples. . . . . . . . . . . . . . . . . . .