A comprehensive model to predict dopant diffusion (Sb, As, B, and P) in epitaxially strained silicon germanium (SiGe) CMOS transistors is presented. The effect of germanium is primarily comprehended as a change in point defect populations (self-interstitials and vacancies). Our analysis validates this approximation for most dopants (Sb, As, Ge, and P). With germanium concentration, the vacancy population increases much more than the interstitial concentration. Consequently, the fractional interstitial mediated diffusion decreases with increasing germanium. For boron an additional change in pair formation/migration energy is required to explain the observed experimental data. The model is used to explore heteroepitaxially grown SiGeSi device design options.

1.
J.
Rabier
and
J. L.
Demenet
,
Phys. Status Solidi B
222
,
63
(
2000
).
2.
E. A.
Fitzgerald
,
Mater. Sci. Rep.
7
,
87
(
1991
).
3.
N. R.
Zangenberg
,
J.
Fage-Pedersen
,
J. L.
Hansen
, and
A. N.
Larsen
,
J. Appl. Phys.
94
,
3883
(
2003
).
4.
W. C.
Dunlap
, Jr.
,
Phys. Rev.
94
,
1531
(
1954
).
5.
A.
Portavoce
,
P.
Gas
,
I.
Berbezier
,
A.
Ronda
,
J. S.
Christensen
,
A. Yu.
Kuznetsov
, and
B. G.
Svensson
,
Phys. Rev. B
69
,
155415
(
2004
).
6.
P.
Laitinen
,
I.
Riihimaki
, and
J.
Risnen
,
Phys. Rev. B
68
,
155209
(
2003
).
7.
N. E. B.
Cowern
,
P. C.
Zalm
,
P.
van der Sluis
,
D. J.
Gravesteijn
, and
W. B.
de Boer
,
Phys. Rev. Lett.
72
,
2585
(
1994
).
8.
A. N.
Larsen
and
P.
Kringhoj
,
Appl. Phys. Lett.
68
,
2684
(
1996
).
9.
P.
Laitinen
,
A.
Strohm
,
J.
Huikari
,
A.
Nieminen
,
T.
Voss
,
C.
Crodon
,
I.
Riihimki
,
M.
Kummer
,
J.
yst
,
P.
Dendooven
,
J.
Risnen
, and
W.
Frank
,
Phys. Rev. Lett.
89
,
085902
(
2002
).
10.
A. Y.
Kuznetsov
,
J.
Cardenas
,
D. C.
Schmidt
,
B. G.
Svensson
,
J. L.
Hansen
, and
A. N.
Larsen
,
Phys. Rev. B
59
,
7274
(
1999
).
11.
N. R.
Zangenberg
,
J. L.
Hansen
,
J.
Fage-Pedersen
, and
A. N.
Larsen
,
Phys. Rev. Lett.
87
,
125901
(
2001
).
12.
K.
Rajendran
and
W.
Schoenmaker
,
J. Appl. Phys.
89
,
980
(
2001
).
13.
T.
Ahlgren
,
J.
Likonen
,
S.
Lehto
,
E.
Vainonen-Ahlgren
, and
J.
Keinonen
,
presented at The CAARI 2000: 16th International Conference on the Application of Accelerators in Research and Industry
,
Denton
,
Texas
,
2001
(unpublished).
14.
M. J.
Mitchell
,
P.
Ashburn
,
J. M.
Bonar
, and
P. L. F.
Hemment
,
J. Appl. Phys.
93
,
4526
(
2003
).
15.
G. L.
McVay
and
A. R.
DuCharme
,
Phys. Rev. B
9
,
627
(
1974
).
16.
G. M.
Dalpian
,
P.
Venezuela
,
A. J. R.
da Silva
, and
A.
Fazzio
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
3383
(
2002
).
17.
P.
Venezuela
,
G. M.
Dalpian
,
A. J. R.
da Silva
, and
A.
Fazzio
,
Phys. Rev. B
65
,
193306
(
2002
).
18.
P.
Ramanarayanan
,
K.
Cho
, and
B. M.
Clemens
,
J. Appl. Phys.
94
,
174
(
2003
).
19.
S.
Uppal
,
A. F. W.
Willoughby
,
J. M.
Bonar
,
N. E. B.
Cowern
,
T.
Grasby
,
R. J. H.
Morris
, and
M. G.
Dowsett
,
J. Appl. Phys.
96
,
1376
(
2004
).
20.
S.
Uppal
,
A. F. W.
Willoughby
,
J. M.
Bonar
,
A. G. R.
Evans
,
N. E. B.
Cowern
,
R.
Morris
, and
M. G.
Dowsett
,
J. Appl. Phys.
90
,
4293
(
2001
).
21.
J. R.
Pfiester
and
P. B.
Griffin
,
Appl. Phys. Lett.
52
,
471
(
1988
).
22.
P.
Kuo
,
J. L.
Hoyt
,
J. F.
Gibbons
,
J. E.
Turner
,
R. D.
Jacowitz
, and
T. I.
Kamins
,
Appl. Phys. Lett.
62
,
612
(
1993
).
23.
N.
Moriya
,
L. C.
Feldman
,
S. W.
Downey
,
C. A.
King
, and
A. B.
Emerson
,
Phys. Rev. Lett.
75
,
1981
(
1995
).
24.
N.
Moriya
,
L. C.
Feldman
,
H. S.
Luftman
, and
C. A.
King
,
presented at Second International Workshop on the Measurement and Characterization of Ultrashallow Doping Profiles in Semiconductors
,
Res. Triangle Park
,
North Carolina
,
1994
(unpublished).
25.
N.
Moriya
,
L. C.
Feldman
,
H. S.
Luftman
,
C. A.
King
,
J.
Bevk
, and
B.
Freer
,
Phys. Rev. Lett.
71
,
883
(
1993
).
26.
P.
Kuo
,
J. L.
Hoyt
,
J. F.
Gibbons
,
J. E.
Turner
, and
D.
Lefforge
,
Appl. Phys. Lett.
66
,
580
(
1995
).
27.
R. F.
Lever
,
J. M.
Bonar
, and
A. F. W.
Willoughby
,
J. Appl. Phys.
83
,
1988
(
1998
).
28.
Z.
Huilong
,
L.
Kam-leung
,
O.
Dokumaci
,
P.
Ronsheim
,
F.
Cardone
,
S.
Hegde
,
U.
Mantz
, and
P.
Saunders
,
International Conference on Simulation of Semiconductor Processes and Devices (SISPAD)
2002
(unpublished), p.
221
.
29.
C.
Ahn
and
S. T.
Dunham
,
Proceedings of Ultra Shallow Junctions
,
2005
(unpublished), p.
227
.
30.
J. S.
Christensen
,
H. H.
Radamson
,
A. Yu.
Kuznetsov
, and
B. G.
Svensson
,
J. Appl. Phys.
94
,
6533
(
2003
).
31.
A.
Ural
,
P. B.
Griffin
, and
J. D.
Plummer
,
J. Appl. Phys.
85
,
6440
(
1999
).
32.
M. C.
Ozturk
,
J.
Liu
,
H.
Mo
, and
N.
Pesovic
,
Tech. Dig. - Int. Electron Devices Meet.
2002
,
375
.
33.
P. R.
Chidambaram
,
B. A.
Smith
,
L.
Hall
,
H.
Bu
,
S.
Chakravarthi
,
Y.
Kim
,
A. V.
Samoilov
,
A. T.
Kim
,
P. J.
Jones
,
R. B.
Irwin
,
M. J.
Kim
,
A. L. P.
Rotondaro
,
C.
Machala
, and
D. T.
Grider
,
Tech. Dig. VLSI Symp.
2004
,
48
.
34.
P. M.
Fahey
,
P. B.
Griffin
, and
J. D.
Plummer
,
Rev. Mod. Phys.
61
,
289
(
1989
).
35.
S.
Uppal
,
A. F. W.
Willoughby
,
J. M.
Bonar
, and
J.
Zhang
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
552
(
2004
).
36.
P.
Kuo
,
J. L.
Hoyt
,
J. F.
Gibbons
,
J. E.
Turner
, and
D.
Lefforge
,
Appl. Phys. Lett.
67
,
706
(
1995
).
You do not currently have access to this content.