Developing a computer model for the estimation of physical parameters of diffusion of an element during the doping process

Abstract

ÖZET KATKILAMA SÜRESİNCE BİR ELEMENTİN FİZİKSEL DİFUZYON PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ İÇİN BİR BİLGİSAYAR MODELİ GELİŞTİRİLMESİ YILMAZ, Mustafa Yüksek Lisans Tezi Fizik Mühendisliği Tez Danışmanı: t>oç. Dr. Refik KAYALI Ocak 1995, 133 sayfa Bu çalışmada katı hal yan iletken malzemelerin Üretiminde ve özellikle entegre devre Üretiminde en az bir kez kullanılan ve saf kristal, özellikle silisyum ve germanyum malzeme içerisine bir başka atom katkılanması olayı matematiksel olarak modellenmiş ve bu olayı bir boyutta simule eden bir computer modeli geliştirilmiştir. Yapılan matematiksel modellemede sadece konsantrasyon farklılığı sonucu oluşan atom hareketleri dikkate alınarak katkılama olayında yaklaşımlar yapılmıştır. Yapılan simulasyon programı, DIFSIM1T programında da animasyon ile yapılan yaklaşımlara uygun ve fazla güçlü bir bilgisayar sistemi gerektirmeyen direkt simulasyon tekniği kullanilmiştir. Geliştirilen bilgisayar programı değişik sınır şartlarına sahip olan difiusyon olaylarına uygulanmış ve elde edilen sonuçlar diğer araştırmacilar tarafından geliştirilen modellerden ve deneylerden elde edilen sonuçlarla karşilaştırilmıştır. Anahtar kelimeler: Difuzyon, bilgisayar modelleme, simulasyon, yan iletkenler. iv

ABSTRACT DEVELOPING A COMPUTER MODEL FOR THE ESTIMATION OF PHYSICAL PARAMETERS OF DIFFUSION OF AN ELEMENT DURING THE DOPING PROCESS YILMAZ, Mustafa M.S. in Physics Engineering Supervisor Assoc. Prof. Dr. Refik KAYALI January 1995, 133 pages In this graduate thesis, we have developed 'a computer model to simulate a process, called diffusion process, the doping of pure crystal, mostly silicon and germanium which is used at least once in the production of solid state semiconductor devices, especially in the production of integrated circuits. In the mathematical modeling we have used a simple approach to derive the doped atoms movements based on some approximations depending on the concentration gradient which allows to move atoms from a high concentration region to a less populated one. In the simulation program DIFSIM1T, we have also used direct simulation method with animation that allows us does not require powered computers and very suitable to use our developed mathematical model. This model has been applied for different diffusion processes having different boundary conditions and the results obtained from our model have been compared with the theoretical results obtained from the models developed by some researchers and experimental results. Key words: Diffusion, computer modeling, simulation, semiconductors. m