工艺流程实验Word下载.docx
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设计一PN结实验
1)运用MDRAW工具设计一个PN结的边界(如图所示)及掺杂;
2)在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密;
3)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序,考虑偏压分别在-2V,0V,0.5V时各自的特性;
4)应用TECPLOT工具查看PN结的杂质浓度,电场分布,电子电流密度,空穴电流密度分布。
提示:
*_des.cmd文件的编辑可以参看软件中提供的例子并加以修改。
所需条件:
,
设计二NMOS管阈值电压Vt特性实验
1)运用MDRAW工具设计一个栅长为0.18
的NMOS管的边界及掺杂;
3)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序;
4)应用INSPECT工具得出器件的Vt特性曲线;
注:
要求在*_des.cmd文件的编辑时必须考虑到器件的二级效应,如:
DIBL效应(drain-inducedbarrierlowering),体效应(衬底偏置电压对阈值电压的影响),考虑一个即可。
*_des.cmd文件编辑重点在于考虑DIBL效应时对不同Vd下栅电压的扫描,考虑体效应时对不同衬底负偏压Vsub下栅电压的扫描。
并在MDRAW中改变栅长,如:
0.14
,0.10
等,改变氧化层厚度,掺杂浓度重复上述操作,提取各自的阈值电压进行比较。
设计三PMOS管Id-Vg特性实验
的PMOS管的边界及掺杂;
3)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序,其中在Vd为0V时Vg从-2V扫到0V;
4)应用INSPECT工具得出器件的Id-Vg特性曲线,提取阈值电压值。
*_des.cmd文件的编辑必须注意PMOS管与NMOS管的不同,沟道传输载流子为空穴。
尝试改变栅长,如:
,等,再次重复以上步骤。
设计四NMOS管Id-Vd特性实验
4)应用INSPECT工具得出器件的Id-Vd特性曲线。
*_des.cmd文件的编辑必须考虑不同栅电压下的Id-Vd(如:
),
扫描范围:
0V~2V,最后得到一簇Id-Vd曲线。
设计五NMOS管衬底电流特性实验
1)运用MDRAW工具设计一个栅长为0.18
2)在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密;
3)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序;
4)应用INSPECT工具得出器件的Id-Vd特性曲线,观察在DD和HD方法下不同的结果。
*_des.cmd文件的编辑中在漏电压为2V时对栅电压进行扫描(从0V到3V)
考虑在DESSIS中用扩散-漂移(DD:
drift-diffusion:
)的方法和流体力学(HD:
hydrodynamics)的方法分别进行模拟,且考虑到电子要能达到衬底则设电子复合速度在衬底处为0
Electrode{...
{Name="
substrate"
Voltage=0.0eRecVelocity=0}
}
设计六SOI的阈值电压Vt特性实验
1)MDRAW工具设计一个SOI的边界及掺杂(绝缘层厚度为50纳米,有效沟道长度为0.48
);
2)在DIOS下对器件的工艺参数值进行规定,在MDRAW中对网格进行再加密;
3)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序,其中Vg从0V扫到3V;
4)应用INSPECT工具得出器件的Id-Vg特性曲线,并提取Vt和gm(跨导)。
设计七SOI的Id-Vd特性实验
2)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序,其中在Vg为3V时漏电压Vd从0V扫到3.5V;
3)应用INSPECT工具得出器件的Id-Vd特性曲线。
考虑在DESSIS中用扩散-漂移(DD)的方法和流体力学(HD)的方法分别进行模拟,得到的结果有什么不同。
设计八双极型晶体管
实验(
即基极开路,集电极-发射极击穿电压)
1)MDRAW工具设计一个双极型晶体管(平面工艺);
3)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序,其中集电极偏压从0V扫到90V;
4)应用INSPECT工具得出器件基极开路时的Ic-Vc特性曲线。
*_des.cmd文件的编辑要注意求解时同时考虑两种载流子,且在发射极和集电极偏压为零时对基极电压进行扫描,然后再对发射极电压进行扫描。
观察得到的Ic-Vc特性曲线,出现了负阻特性!
设计九生长结工艺的双极型晶体管试验
1)参看设计八的要求,主要根据图示在MDRAW中画出边界,并进行均匀掺杂,其中E、B、C三个区域都是在Si上掺杂;
2)画出V(X),E(X),估计耗尽层宽度;
3)设
,
,画出V(X),E(X),p(x),n(x),及电流密度
,并计算
,推倒
和
;
4)Ne=5
Nb=
Nc=
单位:
/
注:
其它条件不变,在E为:
Si,B、C都为Ge时重复上述过程
设计十NMOS管等比例缩小定律的应用
1)根据0.18
MODFET的结构(如图所示),在MDRAW下设计一个0.10
MOSFET,其中考虑栅长、氧化层厚度、掺杂浓度、结深的等比例缩小;
2)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序,其中在Vd为0.1V时Vg从0V扫到2V;
3)在INSPECT中得到Id-Vg曲线图,验证其特性参数(如:
阈值电压Vt)的变化是否遵循等比例缩小定律。
等比例缩小定律:
1、CE律(恒定电场等比例缩小)
在MOS器件内部电场不变的条件下,通过等比例缩小器件的纵向、横向尺寸,以增加跨导和减少负载电容,由此提高集成电路的性能。
为保证器件内部的电场不变,电源电压也要与器件尺寸缩小同样的倍数。
2、CV律(恒定电压等比例缩小)
即保持电源电压VDD和阈值电压VT不变,对其他参数进行等比例缩小。
CV律一般只适用于沟道长度大于1um的器件。
3、QCE律
是对CE律和CV律的折中,通常器件的尺寸缩小κ倍,但电源电压只是变为原来的λ/κ倍。
详见下表:
参数
CE(恒场)律
CV(恒压)律
QCE(准恒场)律
器件尺寸L、W、tox等
1/κ
电源电压
1
λ/κ
掺杂浓度
κ
κ2
λκ
阈值电压
电流
λ2/κ
负载电容
电场强度
λ
门延迟时间
1/κ2
1/λκ
功耗
λ3/κ2
功耗密度
κ3
λ3
功耗延迟积
1/κ3
λ2/κ3
栅电容
面积
集成密度
参考:
甘学温,黄如,刘晓彦,张兴编著《纳米CMOS器件》,科学出版社,2004
设计十一NMOS亚阈值转移特性试验
1)运用MDRAW工具设计一个NMOS管的边界及掺杂;
3)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序,其中在Vg=0V时Vd从0V扫到2V).
4)应用INSPECT工具得出器件的亚阈值电压特性曲线,其中Y轴坐标用对数坐标(方便观察亚阈值斜率),提取亚阈值斜率很亚阈值泄漏电流。
改变沟道长度(0.18
,0.14
,0.06
)或改变氧化层厚度
(10
-100
),在INSPECT中观察亚阈值电压特性曲线,并提取不同的亚阈值电压值进行比较。
设计十二二极管工艺流程实验
1)编写*_dio.cmd文件(或在LEGMENT操作平台下)对二极管的整个工艺流程进行模拟:
下面给出工艺参数:
衬底掺杂:
N-typewafer=Phos/5e14,Orientation=100;
氧化淀积:
200A;
粒子注入:
B/30K/5e12/T7;
热退火:
temperature=(1100),time=30mine,Atmosphere=Mixture.
2)运行*_dio.cmd文件,观察其工艺执行过程。
3)在MDRAW工具中调入DIOS中生成的mdr_*.bnd和mdr_*.cmd文件,再对器件的网格进行更进一步的加密。
4)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序,其中考虑二极管偏压分别在-2V,0V,0.5V时的输出特性,及其击穿特性;
设计十三NMOS工艺流程实验
1)编辑*_dio.cmd文件(或在LEGMENT操作平台下)对NMOS进行工艺流程模拟,工艺参数见注释;
4)编辑*_des.cmd文件,并在终端下运行此程序,其中对其简单的Id-Vg特性进行模拟;
5)在INSPECT中观察不同的工艺参数值对器件的特性有何影响,特别的对阈值电压的影响。
simplenmosexample:
substrate(orientation=100,elem=B,conc=5.0E14,ysubs=0.0)
comment('
p-well,anti-punchthrough&
Vtadjustmentimplants'
)
implant(element=B,dose=2.0E13,energy=300keV,tilt=0)
implant(element=B,dose=1.0E13,energy=80keV,tilt=7)
implant(element=BF2,dose=2.0E12,energy=25keV,tilt=7)
p-well:
RTAofchannelimplants'
diff(time=10s,temper=1050)
gateoxidation'
diff(time=8,temper=900,atmo=O2)
polygatedeposition'
deposit(material=po,thickness=180nm)
polygatepattern'
mask(material=re,thickness=800nm,xleft=0,xright=0.09)
polygateetch'
etching(material=po,stop=oxgas,rate(aniso=100))
etching(material=ox,stop=sigas,rate(aniso=10))
etch(material=re)
polyreoxidation'
diffusion(time=20,temper=900,atmo=O2,po2=0.5)
nlddimplantation'
implant(element=As,dose=4.0E14,energy=10keV,tilt=0)
haloimplantation'
impl(element=B,dose=1.0E13*0.25,energy=20keV,rotation=0,tilt=30)
impl(element=B,dose=1.0E13*0.25,energy=20keV,rotation=90,tilt=30)
impl(element=B,dose=1.0E13*0.25,energy=20keV,rotation=180,tilt=30)
impl(element=B,dose=1.0E13*0.25,energy=20keV,rotation=270,tilt=30)
RTAofLDD/HALOimplants'
DIFFusion(Time=5sec,TEmperature=1050degC)
nitridespacer'
depo(material=ni,thickness=60nm)
etch(material=ni,remove=60nm,rate(a1=100),over=40)
etch(material=ox,stop=(pogas),rate(aniso=100))
N+implantation&
finalRTA'
impl(element=As,dose=5E15,energy=40keV,tilt=0)
diff(time=10s,temper=1050,atmo=N2)
fulldevicestructure'
metalS/Dcontacts'
mask(material=al,thick=0.03,x(-0.5,-0.2,0.2,0.5))
退火要考虑pairdiffusion,离子注入考虑晶格的损伤,并考虑不同的栅长。
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- 工艺流程 实验