Taurus TSUPREM-4, Taurus TSUPREM-4 User Guide · 2008-01-16 · TS4 2007.03 iii Draft 2/9/07 About...

920
Taurus TM TSUPREM-4 Taurus TSUPREM-4 User Guide Version Z-2007.03, March 2007

Transcript of Taurus TSUPREM-4, Taurus TSUPREM-4 User Guide · 2008-01-16 · TS4 2007.03 iii Draft 2/9/07 About...

  • TaurusTM TSUPREM-4Taurus TSUPREM-4 User GuideVersion Z-2007.03, March 2007

  • ii

    Copyright Notice and Proprietary InformationCopyright © 2007 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, Cadabra, CATS, CRITIC, CSim, Design Compiler, DesignPower, DesignWare, EPIC, Formality, HSIM, HSPICE, iN-Phase, in-Sync, Leda, MAST, ModelTools, NanoSim, OpenVera, PathMill, Photolynx, Physical Compiler, PrimeTime, SiVL, SNUG, SolvNet, System Compiler, TetraMAX, VCS, Vera, and YIELDirector are registered trademarks of Synopsys, Inc.

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

    Hierarchical Optimization Technology, HSIMplus

    , HSPICE-Link, iN-Tandem, i-Virtual Stepper, Jupiter, Jupiter-DP, JupiterXT, JupiterXT-ASIC, Liberty, Libra-Passport, Library Compiler, Magellan, Mars, Mars-Xtalk, Milkyway, ModelSource, Module Compiler, Planet, Planet-PL, Polaris, Power Compiler, Raphael, Raphael-NES, Saturn, Scirocco, Scirocco-i, Star-RCXT, Star-SimXT, 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.

    Printed in the U.S.A.

    Taurus TSUPREM-4 User Guide, version Z-2007.03

  • 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.

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

    TS4 2007.03 iii

    Draft 2/9/07

  • About This Guide Related Publications

    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 2007.03

    Draft 2/9/07

  • Customer Support About This Guide

    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 2007.03 v

    Draft 2/9/07

    http://solvnet.synopsys.com

  • About This Guide Customer Support

    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 2007.03

    Draft 2/9/07

    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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .iv

    Reference Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ivConventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .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 2/9/07TS4 2007.03 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 2/9/07iii TS4 2007.03

  • 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-24Paired Fractions of Dopant Atoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-255-Stream Diffusion Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-26Initialization of Pairs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-27Boundary Conditions for Pairs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-27Reaction Rate Constants. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-31

    Activation of Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34Physical Mechanisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-34Activation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-35Model Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-35Solid Solubility Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-36Solid Solubility Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-36Dopant Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-37Transient Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-37Dopant-Interstitial Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-38Dopant-Vacancy Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-39Full Dynamics of Dopant-Defect Clustering . . . . . . . . . . . . . . . . 3-40Transient Precipitation Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-50DDC and Precipitation Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-51

    Segregation of Impurities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-54Segregation Flux. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-54

    Draft 2/9/07TS4 2007.03 ix

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Interface Trap Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-55Using the Interface Trap Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-58

    Dose Loss Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-58Diffusion of Point Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-59

    Equilibrium Concentrations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-59Charge State Fractions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-60Point Defect Diffusion Equations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-61Interstitial and Vacancy Diffusivities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-63Reaction of Pairs with Point Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-64Recombination of Interstitials with Vacancies. . . . . . . . . . . . . . . 3-64Absorption by Traps, Clusters, and Dislocation Loops . . . . . . . . 3-66

    Injection and Recombination of Point Defects at Interfaces . . . . . . 3-66Surface Recombination Velocity Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-67Trapped Nitrogen Dependent Surface Recombination. . . . . . . . . 3-68Injection Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-68Moving-Boundary Flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-70

    Interstitial Traps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-70Enabling, Disabling, and Initialization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-71

    Interstitial Clustering Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-711-Moment Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-722-Moment Interstitial Clustering Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-76

    Small Clusters of Point Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-78Concentration of Defects in Small Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-79Recombination of Defects in Small Clusters . . . . . . . . . . . . . . . . 3-79Transient Small Clustering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-80

    Dislocation Loop Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-82Equations for Dislocation Loop Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-82Loop Density Specified by L.DENS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-83Loop Density Specified by L.THRESH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-84Evolution of Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-84Effects of Dislocation Loops . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-84

    Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-84Theory of Oxidation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-85Analytical Oxidation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-87

    Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-87Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-89The ERFC Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-90ERF1, ERF2, and ERFG Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-90

    Numerical Oxidation Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-93Oxide Growth Rate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-93VERTICAL Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-95COMPRESS Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-96VISCOUS Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-97VISCOELA Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-99Anisotropic Stress Dependent Reaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-104Strength-Limited Stress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-104

    Polysilicon Oxidation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-104

    Draft 2/9/07 TS4 2007.03

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Surface Tension and Reflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-104N2O Oxidation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-105

    Nitrogen Trap and Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-105Surface Reaction Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-106Thin Oxidation Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-106

    Boron Diffusion Enhancement in Oxides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-106Diffusion Enhancement in Thin Oxides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-107Diffusion Enhancement Due to Fluorine . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-109

    Silicide Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-109TiSi2 Growth Kinetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-109

    Reaction at TiSi2/Si Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-110Diffusion of Silicon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-110Reaction at TiSi2/Si Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-110Oxygen Dependence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-110Initialization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-110Material Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-111

    Impurities and Point Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-111Specifying Silicide Models and Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-111

    Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-111Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-112Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-112Dopants. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-114

    Tungsten, Cobalt, and Nickel Silicide Models . . . . . . . . . . . . . . . 3-114Other Silicides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-114

    Stress Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-115Stress History Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-115Thermal Stress Model Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-115

    Boundary Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-115Initial Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-116Intrinsic Stress in Deposited Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-116Effect of Etching and Depositionon Stress. . . . . . . . . . . . . . . . . 3-117Using the Stress History Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-117Limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-117

    Dopant-Induced Stress Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-117Dopant-Induced Stress during Deposition . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-118Dopant-Induced Stress during Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-119

    Ion Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-119Analytic Ion Implant Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-119

    Implanted Impurity Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-120Implant Moment Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-121Gaussian Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-123Pearson Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-123Dual Pearson Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-124Dose-dependent Implant Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-124Tilt and Rotation Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-127Multilayer Implants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-127Lateral Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-128

    Draft 2/9/07TS4 2007.03 xi

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Depth-Dependent Lateral Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-128Dose Integration from Lateral Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . 3-128Wafer Tilt and Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-129BF2 Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-129Analytic Damage Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-129Taurus Analytic Implant Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-130

    MC Ion Implant Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-131Taurus MC Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-131Old TSUPREM-4 MC Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-133Binary Scattering Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-133Amorphous Implant Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-137Crystalline Implant Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-140Damage Dechanneling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-143

    Implant Damage Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-144Damage Produced During Implant. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-144Profiling Implant Damages. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-146Cumulative Damage Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-146Conservation of Total Defect Concentrations . . . . . . . . . . . . . . 3-148Using the Implant Damage Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-148

    Boundary Conditions for Ion Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-149Boundary Conditions for OLD.MC Implant . . . . . . . . . . . . . . . 3-149Boundary Conditions for Taurus Analytic and Taurus MC Implant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-150

    MC Implant into Polysilicon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-151MC Implant into Hexagonal Silicon Carbide . . . . . . . . . . . . . . . . 3-152Fields to Store Implant Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-153

    Epitaxial Growth. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-153Layer Thickness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-154Incorporation of Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-154Diffusion of Impurities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-154Selective Epitaxy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-154

    Deposition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-155Layer Thickness . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-155Anisotropy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-155Incorporation of Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-156Photoresist Type. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-156Polycrystalline Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-156Deposition with Taurus Topography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-156

    Masking, Exposure, and Development of Photoresist . . . . . . . . . . . . 3-156Etching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-157

    Defining the Etch Region. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-157Removal of Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-158Trapezoidal Etch Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-158

    Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-158Etch Steps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-158Etch Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-159

    Etching with Taurus Topography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-161

    Draft 2/9/07ii TS4 2007.03

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Modeling Polycrystalline Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-161Diffusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-162

    Diffusion in Grain Interiors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-162Grain Boundary Structure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-162Diffusion Along Grain Boundaries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-163

    Segregation Between Grain Interior and Boundaries . . . . . . . . . . 3-164Grain Size Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-165

    Grain Growth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-166Interface Oxide Break-up and Epitaxial Regrowth . . . . . . . . . . . . 3-167

    Oxide Break-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-167Epitaxial Regrowth. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-168

    Dependence of Polysilicon Oxidation Rate on Grain Size . . . . . . 3-168Using the Polycrystalline Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-169

    Electrical Calculations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-170Automatic Regrid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-171Poisson’s Equation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-171

    Boltzmann and Fermi-Dirac Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-171Ionization of Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-172Solution Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-173

    Carrier Mobility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-173Tabular Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-174Arora Mobility Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-174Caughey Mobility Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-175

    Quantum Mechanical Model for MOSFET . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-175Capacitance Calculation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-176

    DC Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-176MOS Capacitances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-177

    References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3-178

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

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

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

    Draft 2/9/07TS4 2007.03 xiii

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Notes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-7SOURCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-8

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-28Expansion 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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-31

    Draft 2/9/07iv TS4 2007.03

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Value 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-55Scaling the Grid Spacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-561D Mode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-56Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-56

    LINE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-57Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-57Placing Grid Lines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-57

    Draft 2/9/07TS4 2007.03 xv

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-65Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-65

    INITIALIZE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-66Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-68Mesh Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-69Previously Saved Structure Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-69Crystalline Orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-69Specifying Initial Doping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-69Redefining Material of the Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-70Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-70

    LOADFILE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-71Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-71TSUPREM-4 Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-72Older Versions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-72User-Defined Materials and Impurities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-72Replacing Materials of Regions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-72Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-72

    SAVEFILE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-74Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-77TSUPREM-4 Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-77Older Versions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-77TIF Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-77Medici Files. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-78MINIMOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-78Temperature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-78Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-78

    STRUCTURE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-79Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-81Order of Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-82Usage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-82TSUPREM-4 Version Compatibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-82Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-82

    MASK . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-84Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-84Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-85

    Draft 2/9/07vi TS4 2007.03

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    PROFILE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-86Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-88OFFSET Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-89Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-89IMPURITY Parameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-89Profile in 2D Rectangular Region . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-90Importing Columwise 2D Profiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-90Importing 2D Profiles in TIF or TS4 Format . . . . . . . . . . . . . . . . 4-90Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-91

    ELECTRODE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-96Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-96Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-97

    Process Steps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-98DEPOSITION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-99

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-102Deposition with Taurus Topography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-103Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-104Additional DEPOSITION Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-105

    EXPOSE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-106Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-106Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-107

    DEVELOP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-108Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-108Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-108

    ETCH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-109Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-111Removing Regions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-111Etching with Taurus Topography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-112Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-113

    IMPLANT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-114Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-123Gaussian and Pearson Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-124Table of Range Statistics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-124Point Defect Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-125Extended Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-126Boundary Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-126Rotation Angle and Substrate Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-127TSUPREM-4 Version Considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-127Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-127

    DIFFUSION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-131Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-134Ambient Gas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-134Oxidation Limitations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-135Reflow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-136Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-136

    EPITAXY. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-137Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-139

    Draft 2/9/07TS4 2007.03 xvii

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-141STRESS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-142

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-142Printing and Plotting of Stresses and Displacements . . . . . . . . . 4-144Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-144

    Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-145SELECT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-146

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-146Solution Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-146Mathematical Operations and Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-148Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-149

    PRINT.1D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-151Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-153Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-153Interface Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-153Saving Profiles in a File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-153Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-154

    PLOT.1D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-155Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-161Line Type and Color. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-161Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-162

    PLOT.2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-163Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-166Line Type and Color. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-166Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-166

    CONTOUR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-168Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-169Line Type and Color. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-169Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-169

    COLOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-170Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-171Plot Device Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-171Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-171

    PLOT.3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-172Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-173Line Type and Color. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-174Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-174

    LABEL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-175Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-178Label Placement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-178Line, Symbol, and Rectangle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-178Color . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-179Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-179

    EXTRACT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-180Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-185Solution Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-186Extraction Procedure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-186

    Draft 2/9/07viii TS4 2007.03

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Targets for Optimization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-188File Formats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-188Error Calculation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-188Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-189Optimization Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-191

    ELECTRICAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-194Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-199Files and Plotting . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-199Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-199Optimization Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-201Quantum Effect in CV Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-201

    VIEWPORT. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-204Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-204Scaling Plot Size. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-204Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-205

    Models and Coefficients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-206METHOD. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-207

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-221Oxidation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-221Grid Spacing in Growing Oxide. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-221Rigid vs. Viscous Substrate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-221Point Defect Modeling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-222PD.FERMI Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-222PD.TRANS Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-222PD.FULL Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-222PD.5STR Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-222Customizing the Point Defect Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-223Enable/Disable User-Specified Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-223Solving Poisson’s Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-223Adaptive Gridding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-224Fine Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-225Initial Time Step . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-225Internal Solution Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-225Time Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-225System Solutions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-226Minimum-Fill Reordering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-226Block Solution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-227Automatic Tune for Optimal Numerical Method. . . . . . . . . . . . 4-227Solution Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-227Matrix Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-227Matrix Refactoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-227Discontinuous Temperature Change . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-227Error Tolerances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-228More Accurate Dose Integration from Lateral Distribution. . . . 4-228Sensitivity of Implanted Profiles to Non-planar Interfaces . . . . 4-228Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-228

    EQUATION. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-230

    Draft 2/9/07TS4 2007.03 xix

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-231Initialization of Solution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-231See Also . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-232

    AMBIENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-233Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-245Oxidation Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-245Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-248Parameter Dependencies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-249Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-249Additional AMBIENT Notes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-250

    MOMENT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-251Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-255Using the MOMENT Statement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-255Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-256

    MATERIAL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-258Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-270Viscosity and Compressibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-270Stress Dependence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-270Modeling the Energy Bandgap. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-271Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-271

    IMPURITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-273Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-296Impurity Type. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-297Solution Options. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-297Other Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-297Multiplication to Diffusivity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-297Anisotropic Diffusivity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-297User-defined Active Concentration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-298See Also . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-298Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-298

    REACTION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-300Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-302Insertion of Native Layers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-303Reaction Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-303Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-303Effects. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-304

    MOBILITY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-305Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-308Tables and Analytic Models. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-309Analytic Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-309Tables or Model Selection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-309Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-309

    INTERSTITIAL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-311Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-324Bulk and Interface Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-325Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-325

    VACANCY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-327

    Draft 2/9/07x TS4 2007.03

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-335Bulk and Interface Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-335Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-335

    ANTIMONY . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-337Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-342See Also . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-342Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-343

    ARSENIC. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-344Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-349See Also . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-349Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4-350

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

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

    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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-7The 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11

    Draft 2/9/07TS4 2007.03 xxi

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    Field Oxidation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-11Final Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-12

    Local Oxidation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13Calculation of Oxide Shape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-13

    Mesh 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-33Commentary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-34

    Choosing a Point Defect Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5-34

    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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-8

    Draft 2/9/07xii TS4 2007.03

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Oxide 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-37End of Main Loop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-37

    Plotting the Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-370.8 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

    Draft 2/9/07TS4 2007.03 xxiii

  • Table of Contents TSUPREM-4 User Guide

    x

    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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8Advantages of Intermediates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8

    Application 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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-15Interstitial Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-15

    Draft 2/9/07xiv TS4 2007.03

  • TSUPREM-4 User Guide Table of Contents

    Transient Clustering Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16Dislocation-Loop Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-17Diffusion in PD.TRANS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-19Interface Trap Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-20Boron-Interstitial Clustering Model with Small Clusters . . . . . . . . 7-21Diffu