A. 扩散模型的选择

扩散工艺主要是对杂质或缺陷的扩散，而在扩散工艺的仿真中，选择合适的模型非常关键，同时影响扩散的因素也比较多。在Athena中，影响扩散的选择除了用method选择的扩散模型以外，其他语句如oxide, material, 和impurity等也会对扩散带来影响，也可以算是一种通过其他语句进行的模型选择。这里我们仅考虑通过method来选择的模型，不对模型参数进行修正，因此不涉及对oxide，material，impurity的模型参数进行修改。

需要选择模型的工艺步骤主要有：注入、扩散、快速热退火、氧化和外延，这些工艺都涉及到杂质或缺陷的形成与扩散，因而在这些工艺的仿真中得选择合适的工艺模型。仿真任何跟杂质有关的工艺的一个关键是仔细考虑半导体材料中的损伤，损伤对模型的选择也很重要，对半导体材料带来损伤的工艺有：

1） 注入：在硅工艺中，典型的注入剂量能给衬底带来足够的损伤，这种损伤往往会增加杂质的扩散速度到3个数量级或以上，因此如果模型选择不对，仿真的结果就会差异很大。如有名的MOS工艺中的异常现象反向短沟道效应和双极工艺中的发射极push效应，都产生损伤带来扩散的增强。

2） 消耗半导体的工艺，如果氧化或硅化，也会给衬底带来损伤。如果需要考虑精确的杂质分布的话，就必须考虑这些损伤因素。

在Athena中，关于扩散主要提供了这几个模型：fermi，two.dim, full.cpl, steady state, 这几个模型是通过Command->Process->Diffuse中的model页面可以选择的模型，如图2.18所示。在最下面是选择回流模型reflow。另外可以通过语句选择的模型有先进扩散模型pls[当method中只写了pls时，表示采用CDD模型(classical dopant diffusion model)], 以及pls的几个子模型: ic(interstitials cluster model), vc(vacancy cluster model), ddc(Electrical deactivation and clustering models), ss(Solid Solubility model), 同时针对多晶扩散，高浓度扩散，晶格损伤，合金扩散等场合的poly.diff, high.conc, cluster.dam, i.loop.sink模型，可以根据情况来选择。比如在多晶硅注入掺杂后的退火过程，可以加上poly.diff：

method poly .diff

扩散模型的选择可以参考表2-1中的推荐。

表2-1扩散工艺中模型选择