研究目的
介绍激光退火工艺的TCAD仿真软件包（LIAB），重点阐述相场模型及相关材料的校准方法，并详细说明材料校准方案——尤其在熔融状态下具有挑战性，同时展示锗（Ge）和硅锗（SiGe）的校准结果，包括典型的p型鳍式场效应晶体管接触区退火二维应用案例。
研究成果
该研究成功地将材料校准方法应用于锗（Ge）和硅锗合金（Si(1-x)Gex，x=0.2、0.3、0.4），并与实验数据取得了良好的一致性。通过将具有硅锗接触区的先进p型鳍式场效应晶体管（finFET）的激光退火过程建模为典型的二维应用案例，研究表明：必须通过工艺流程优化与激光退火参数的精确控制，才能避免熔融介导扩散效应带来的不良影响。
研究不足
该研究承认由于离子束混合效应导致的陡峭度微小差异——这是SIMS测量的局限性，已知其会低估陡峭轮廓的锐利程度。此类微小差异不会影响材料特性校准的整体准确性。
1：实验设计与方法选择：
本研究开发了一种基于有限元方法的计算工具，作为用户友好的TCAD软件包，专门用于模拟一维、二维和三维结构的LTA过程。该工具自洽地求解了与麦克斯韦方程时谐解耦合的热方程、相场及组分扩散方程。
2：样品选择与数据来源：
对于锗校准，使用电阻率在5-10欧姆·厘米范围内的p型200毫米直径Si(001)晶圆作为起始材料。对于硅锗校准，在n型Si (100)取向300毫米衬底上生长了30纳米厚的赝晶Si1-xGex层（锗组分x = 0.2、0.3和0.4）。
3：3和4）。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：SCREEN-LT3100脉冲准分子激光退火系统、M2000 Woollam光谱椭偏仪、Instec加热腔室、用于D-SIMS的PHI ADEPT 1010系统、用于ToF-SIMS的ION TOF ToF-SIMS 5系统。
4：实验流程与操作步骤：
在15x15平方毫米区域内，使用SCREEN-LT3100脉冲准分子激光退火系统对锗和硅锗样品进行宽能量密度范围的退火。在专用未退火样品片上测量复杂相对介电常数。采用635纳米波长的原位TRR检测熔融阈值和熔融持续时间。通过D-SIMS和ToF-SIMS获得化学组分的深度分布。
5：数据分析方法：
调整模拟的有效剂量以匹配每种条件下的实验熔深。调整组分扩散参数以复现化学分布。调整液相的光学折射率，使模拟的有效剂量在每个熔深处与实验值相符。
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M2000 Woollam spectroscopic ellipsometer
M2000
Woollam
Used for measuring complex relative permittivities on dedicated unannealed sample pieces.
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SCREEN-LT3100 pulsed excimer laser annealing system
LT3100
SCREEN
Used for annealing Ge and SiGe samples with a wide energy density range.
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Instec heating cell
Instec
Used for controlling the sample temperature from 25°C up to 600°C.
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PHI ADEPT 1010 system
ADEPT 1010
PHI
Used for Dynamic SIMS (D-SIMS) with a 2 keV Cs+ primary ion source.
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ION TOF ToF-SIMS 5 system
ToF-SIMS 5
ION TOF
Used for Time of Flight SIMS (ToF-SIMS).
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