工艺流程实验.docx
工艺流程实验ISETCAD环境的熟悉熟悉一.GENESISeISETCAD模拟工具的用户主界面1）包含GENESISe平台下如何浏览、打开、储存、增加、删J除、更换项目；增加实验；增加实验参数；改变性能；增加工具流程等；2）懂得基本的项目所需要使用的工具，每个工具的具体功能及相互之间的关系。二.工艺流程模拟工具LlGMENT/DIOS,器件边界及网格加密工具MDRAW1）掌握基本工艺流程，能在LlGMENT平台下完成一个完整工艺的模拟；2）掌握在MDRAW平台下进行器件的边界、掺杂、网格的编辑。.器件仿真工具DESSIS,曲线检测工具INSPECT与TECPLoT。1）懂得DESSIS文件的基本结构，比如：文件模块、电路模块、物理模块、数学模块、解算模块；2）应用INSPECT提取器件的参数，比如：MOSFET的阈值电压（Vt）、击穿电压BV、饱与电流ISat等；3）应用TECPLoT观察器件的具体信息，比如：杂质浓度、电场、晶格温度、电子密度、迁移率分布等。课程设计题目设计一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）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。所需条件：TVa=3×10'7,/Vd=3×10,8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；2）在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密；3）应用INSPECT工具得出器件的Vt特性曲线；设计三PMOS管Id-Vg特性实验1）运用MDRAW工具设计一个栅长为0.18/的PMOS管的边界及掺杂;2）在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密；3）应用INSPECT工具得出器件的Id-Vg特性曲线,提取阈值电压值。注：尝试改变栅长，如：0.144772,0.10zw,等，再次重复以上步骤。设计四NMOS管Id-Vd特性实验1）运用MDRAW工具设计一个栅长为0.18M的NMoS管的边界及掺杂；2）在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密；3）应用INSPECT工具得出器件的Id-Vd特性曲线。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/m?的NMOS管的边界及掺杂；2）在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密；4）应用INSPECT工具得出器件的Id-Vd特性曲线，观察在DD与HD方法下不一致的结果。注：考虑在DESSIS中用扩散-漂移（DD：drift-diffusion：）的方法与流体力学（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0Electrode.Name=oSubstrate,Voltage=O.OeRecVelocity=0设计六SOI的阈值电压Vt特性实验1）MDRAW工具设计一个Sol的边界及掺杂（绝缘层厚度为50纳米，有效沟道长度为0.48m）；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）应用INSPECT工具得出器件的Id-Vg特性曲线，并提取Vt与gm（跨导）。设计七SOI的Id-Vd特性实验1）MDRAW工具设计一个SOl的边界及掺杂（绝缘层厚度为50纳米，有效沟道长度为0.48jn）；2）应用INSPEeT工具得出器件的Id-Vd特性曲线。注：考虑在DESSIS中用扩散-漂移（DD）的方法与流体力学（HD）的方法分别进行模拟，得到的结果有什么不一致。设计八双极型晶体管匕“实验（匕须即基极开路，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）；2）在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密；3）应用INSPECT工具得出器件基极开路时的IC-VC特性曲线。注：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，要紧根据图示在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/c=YV，vbe=03Y,画出V(X),E(X),p(x),n(x),及电流密度l8,并计算4-，Jb,Jc,推倒y与/；4）Ne=5×1018,Nb=2×1017,Nc=4×1015单位：/cttP注：其它条件不变，在E为：Si,B、C都为Ge时重复上述过程1um0.2um5umNeNbNc1um设计十NMOS管等比例缩小定律的应用1）根据0.18MMODFET的结构（如图所示）,在MDRAW下设计一个O.10ml0SFET,其中考虑栅长、氧化层厚度、掺杂浓度、结深的等比例缩小；2）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。提示：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，以增加跨导与减少负载电容，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与阈值电压VT不变，对其他参数进行等比例缩小。CV律通常只适用于沟道长度大于Ium的器件。3、QCE律是对CE律与CV律的折中，通常器件的尺寸缩小K倍，但电源电压只是变为原先的/K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、K）X等lll电源电压l1/K掺杂浓度KK2K阈值电压l1/K电流lK2/K负载电容lll电场强度1K门延迟时间ll2l功耗l2K3/K2功耗密度1K3入3功耗延迟积l3l23栅电容KKK面积l2l2l2集成密度K2K2K2参考：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HNMOS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；2)在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密；3)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。提示：改变沟道长度(0.18帆，0.14/.on,0.10n,0.06m)或者改变氧化层厚度J(IO机TO0机)，在INSPECT中观察亚阈值电压特性曲线，并提取不一致的亚阈值电压值进行比较。设计十二二极管工艺流程实验下面给出工艺参数：衬底掺杂：N-typewafer=Phos5e14,Orientation=100；氧化淀积：200A；粒子注入：B30K5eT7；热退火：temerature=(1100),time=30mine,Atmosphere=Mixture.设计十三NMoS工艺流程实验2)在INSPECT中观察不一致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°注：simplenmosexample：substrate(orientation=100,elem=B,conc=5.0E14,ysubs=O.0)comment(,p-well,anti-punchthrough&Vtadjustmentimplants,)implant(element=B,dose=2.0E13,energy=300keV,tilt=O)implant(element=B,dose=l.0E13,energy=80keV,tilt=7)implant(element=BF2,dose=2.0E12,energy=25keV,tilt=7)comment(,p-well:RTAofchannelimplants,)diff(time=10s,temper=1050)comment(,gateoxidation,)diff(time=8,temper=900,atmo=02)comment(,polygatedeposition,)deposit(material=po,thickness=180nm)comment(,polygatepattern,)mask(material=re,thickness=800nm,xleft=0,xright=O.09)comment(,polygateetch*)etching(material=po,stop=oxgas,rate(aniso=100)etching(material=ox,stop=sigas,rate(aniso=10)etch(material=re)comment(,polyreoxidation,)diffusion(timc=20,tempcr=900,atmo=02,po2=0.5)energy=10keV, tilt=O)comment('nlddimplantation,)implant(element=As,dose=4.0E14,comment('haloimplantation,)impl(element=B,impl(element=B,impl(element=B,impl(element=B,dose=l.OE13*0.25,dose=l.OE13*0.25,dose=l.OE13*0.25,dose=l.OE13*0.25,energy=20kcVfenergy=20keV,energy=20koV,energy=20koV,rotation=0,rotation=90,rotation=180,rotation=270,tilt=30)tilt=30)tilt=30)tilt=30)comment(,RTAofLDD/HALOimplants,)DIFFusion(Time=5sec,TEmperature=IOSOdegC)comment(,nitridespacer,)depo(material=ni,thickness=60nm)etch(material=ni,remove=60nm,rate(al=100),over=40)etch(material=ox,stop=(pogas)trate(aniso=100)comment(,N+implantation&finalRTA,)impl(element=As,dose=5E15,energy=40keV,tilt=O)diff(time=10s,temper=1050,atmo=N2)comment(,fulldevicestructure1)comment(,metalS/Dcontacts*)mask(material=al,thick=O.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，并考虑不一致的栅长。
