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针对动力学蒙特卡罗退火模拟需要解决的问题，本文开展了对动力学蒙特卡罗方法退火模拟的全面的研究工作。本文提出了新的高效的动力学蒙特卡罗模拟方法、新的随机事件的取样算法以及三维问题的新算法，为实现退火工艺的动力学蒙特卡罗模拟提供了计算效率的保障。首次成功模拟了低能注入下Si扩展缺陷演化、B的BED扩散、B的激活，本文提出了缺陷在表面复合速率的模型，研究了表面复合对扩散的影响，为浅结工艺模拟提供了关键模型。本文模拟研究了预非晶化注入、尖峰退火、C共掺杂几种先进浅结工艺，进行了模型和工艺机理的研究。本文开发的退火模拟软件AMAS已经在FujitsuLab.得到应用。
首先，本论文研究了退火模拟的动力学蒙特卡罗方法，提出了一种退火工艺模拟的蒙特卡罗方法，首次提出了全新的随机事件取样算法理论，并针对三维问题模拟方法改进，提出了吸收概率边界条件的随机行走问题概率分布的计算方法。
本文提出了一种用于退火模拟的动力学蒙特卡罗模拟的方法。这种方法中建立的团簇模型简洁，易于实现；定义了一种统一的空问网格划分方法免去了对晶格和间隙位置区别划分带来的烦琐，又有利于提高在空间搜索粒子计算的效率，有利于描述粒子运动；提出了一种网格的记录方法，这种方法记录表面层和粒子占据点的网格点，既大大节省了内存的占有，也具有较高的查找效率。
本文首次提出了一种全新的随机事件取样算法的理论。本文分析了传统的取样算法的的优缺点。在分析了退火模拟的特点后，提出了完全不同于传统算法理论的名为事件序列表的新算法，并给出了事件的随机发生时间的计算方法。新算法是基于所有随机事件依据发生时间的先后排定的有序列表进行取样。在模拟系统中存在速度差异大的事件种类的情况下，可以自动采用高效的取样计算的途径，大大提高了退火模拟的计算效率。新算法易于处理复杂的事件系统，其灵活性很强，通过定义集团事件，传统算法完全可以被包容在这种事件序列表算法中得以实现。
本文研究了三维问题中提高计算效率的方法。本文首次提出了采用吸收壁边界条件下粒子随机行走的概率分布来提高在三维问题中动力学蒙特卡罗模拟效率的方法。提出了一种采用递推方法计算粒子在复杂边界条件下随机行走的概率分布的计算方法，并讨论了相应的实现方法。
其次，本文模拟研究了Si扩展缺陷演化。首次成功模拟并研究了Si+低能注入条件下Si扩展缺陷演化的实验，在模拟的基础上本文首次提出了考虑表面复合几率以及Si扩展缺陷大小的表面复合速率的模型，对研究和模拟表面复合有重要意义，为浅结工艺的B增强扩散的研究提供了关键的模型。
本文研究了退火中Si的扩展缺陷的演化过程，本文不仅模拟了40keVSi+注入的在不同退火温度下扩展缺陷的演化过程的实验结果，而且首次成功模拟了Si+5keV低能注入条件下退火中扩展缺陷的演化过程的实验结果。通过模拟研究了缺陷在表面的复合速率和缺陷演化过程的关系，研究表明，既使在低能注入条件下，由于扩展缺陷的存在，而大大延迟了缺陷在表面的复合过程，这会引起杂质的增强扩散。
本文提出了一个考虑了扩展缺陷大小后缺陷在表面复合速率的解析模型。用这样一个模型可以描述动力学蒙特卡罗的模拟结果。通过这个模型，可以理解和分析团簇的变化对缺陷表面复合速率的影响。
本文首次提出了考虑表面复合几率的缺陷在表面的复合速率的解析模型。本文通过模拟不同表面情况下Si同位素的扩散，认为在不同条件下会有不同表面复合几率，提出了表面复合几率对缺陷复合的影响的重要性。并首次提出了考虑表面复合几率的缺陷在表面的复合速率的解析模型，模型很好的描述了表面复合速率受表面复合几率的影响。
随后，本文研究了B增强扩散和激活模拟，为浅结工艺模拟进行了关键模型的研究。本文成功模拟了多种条件下B的扩散实验，首次成功采用统一的动力学蒙特卡罗模型同时模拟了B的常规TED和低能注入下BED增强扩散。首次成功模拟了B0.5KeV低能注入B激活比率的在不同退火温度下的演化，给出了模型修正。首次研究了表面复合对B扩散模拟的影响。
本文成功模拟了各种不同条件下B扩散的试验，并首次在统一的模型中用动力学蒙特卡罗方法同时模拟了B注入的TED扩散和低能注入下的BED扩散现象。本文模拟的B扩散的现象包括：分别模拟了815℃下B的单峰掺杂以及790℃和1050℃高温下B多峰掺杂的平衡态扩散的现象；模拟了Si+注入B的预掺杂样品退火试验，分别模拟了单峰掺杂条件下的增强扩散和多峰掺杂下的增强扩散以及由于形成团簇导致的B不动峰的现象。模拟了B13keV注入退火的增强扩散；模拟了5keV、2keV、1keV、0.5keV能量1×1015cm-2剂量注入1050℃高温退火的对比试验，成功的采用统一的模型同时模拟了TED和BED扩散。成功的模拟了B10keV和0.5keV注入高温退火扩散随时间的变化，并对比了1000℃到900℃不同温度下扩散的特点。
本文研究了表面复合几率的变化对B的增强扩散的影响，提出了表面复合几率在增强扩散的形成中的重要作用。研究发现，在不同的注入和退火条件下，表面复合几率对扩散的影响各有不同，就本文所模拟的低能、高剂量、高温退火的浅结工艺，表面复合速率影响较大。这为理解增强扩散、改进浅结工艺提供了一种新的思路。
本文成功模拟了B0.5keV低能注入条件下在900℃～1200℃不同退火温度条件下B激活的比率随退火时间的变化的实验结果。并根据对实验的模拟，提出了对模型中团簇能量的修正。
最后，本文本文模拟研究了几种先进的浅结工艺，研究了相关模型和工艺机理。
本文详细研究了非晶化预注入工艺。实验表明非晶和晶体界面粗糙度以及退火后EOR缺陷对浅结形成有重要的影响。本文成功模拟Si和Ge离子的非晶化注入导致的非晶和晶体界面粗糙度的实验结果，首次提出了以离子注入缺陷浓度曲线的平坦度决定非晶和晶体界面粗糙度形成的理论，并给出了描述界面粗糙度的解析模型，模型得到了实验的验证。本文模拟研究了非晶化注入后退火过程导致的EOR缺陷的形成，并提出了一个描述EOR缺陷的解析模型，模型和模拟结果相符。这里的到的模型有助于工艺机理的理解和工艺的改进。
本文成功模拟了尖峰退火的浅结工艺。本文研究了升温过程和降温过程对模拟常规快速热退火的影响，并在考虑了升温过程后成功模拟了尖峰退火的实验结果。本文还模拟研究了C的共掺杂对B扩散的影响。