[发明专利]包含剂量效应的离子注入高速模拟方法

摘要

本发明提供了一种包含剂量效应的离子注入高速模拟方法，是将分裂方法和剂量效应相结合，具体是虚离子、实离子交替注入模拟，直至完成所有实离子的注入。本发明的方法一共只进行一次模拟实验，注入离子被人为地划分为实离子和虚离子，实离子模拟级联碰撞，不断产生注入过程中的缺陷分布；虚离子模拟注入的射程分布，不必跟踪级联碰撞，亦不产生注入靶材料的缺陷分布。本发明的模拟方法，离子注入的射程分布可以很好地被模拟，模拟结果很好地符合SIMS的实验结果；对离子注入的模拟不但可以保持高精度，而且还可以实现高速高效模拟；同时由于本发明的模拟方法引入了缺陷产生，得到的缺陷分布还可以应用后续的退火模拟，并最终实现完全的工艺仿真。

主权项

1.包含剂量效应的离子注入高速模拟方法，包括：确定模拟中注入窗口的大小S；由注入剂量D和模拟窗口大小S确定一次模拟实验中模拟的注入实离子的数目N，N＝D×S；其特征在于：还设定初始注入的虚离子个数i0(i0为≥1的正整数)，这些虚离子具有相同的质量和电量，同时，它们的初始注入位置是随机分布的，注入角度、速度根据实验条件引入随机涨落，统计上每个初始注入的虚离子的权重是1/i0；以及设定各个分裂层的深度位置，在模拟过程中，当虚离子到达分裂层深度，即发生分裂，一个虚离子分裂成i个虚离子，分裂以后的虚离子与分裂前具有相同的各种物理属性；同时，在统计上，分裂以后的虚离子的权重只有分裂前的1/i；进而按照以下步骤进行离子注入模拟：(1)模拟注入i0个虚离子：虚离子在相应的靶材料中模拟注入，但不改变靶材料的结构；当虚离子到达分裂层深度即发生分裂，直到所有虚离子速度/能量小于某一个阈值，本步模拟结束；(2)模拟第一个实离子注入，其物理属性由实验条件确定，实离子不发生分裂；实离子模拟过程中，跟踪级联碰撞，记录靶材料的缺陷分布，改变靶材料的结构；(3)重复上面的步骤(1)和(2)，交叉进行i0个虚离子注入模拟和下一个实离子注入模拟，直到完成所有N个实离子的注入模拟；统计虚离子加权分布，即可获得注入的射程分布，导出最终的靶材料结构，导出缺陷分布。