半导体器件和工艺模拟实践报告
本报告总结了半导体器件和工艺模拟实践的经验和知识点,涵盖了实验目的、实验要求、实验步骤、实验结果及分析等方面。通过实践,掌握了氧化、离子注入与扩散工艺,使用 Silvaco 软件进行模拟,掌握了 nmos 工艺流程,学会了用 Silvaco 软件提取 MOS 晶体管的各种参数。
一、实验目的:
1. 熟练氧化、离子注入与扩散工艺,使用 Silvaco 软件进行模拟。
2. 掌握 nmos 工艺流程。
3. 学会用 Silvaco 软件提取 MOS 晶体管的各种参数。
二、实验要求:
1. 用 Anthena 构建一个 NMOS 管,要求沟道长度不小于 0.8 微米,阈值电压在-0.5v 至 1V 之间,要说明在工艺中如何调整阈值电压并在模拟结果中有所体现。
2. 工艺模拟过程要求提取 S/D 结结深、阈值电压、沟道表面掺杂浓度、S/D 区薄层电阻等参数。
3. 进行器件模拟,要求得到 NMOS 输出特性曲线族以及特定漏极电压下的转移特性曲线,并从中提取 MOS 管的阈值电压和 值。
4. 分析各关键工艺步骤对器件性能的影响。
三、实验步骤:
1. 启动 silvaco 软件。
2. 创建一个网格并定义衬底的参数。
3. 由于本实验运用了 cmos 工艺,所以先在衬底上做一个 p 阱,严格定义 p 阱的浓度,注入能量,以及阱区的推进。
4. 生长栅氧化层,严格控制各参数。
5. 淀积多晶硅,其厚度为 0.2um。
6. 刻蚀掉 x=0.35 左面的多晶硅,然后低剂量注入磷离子,形成轻掺杂层,剂量为 3e13,能量为 20kev。
7. 淀积氧化层,然后再进行刻蚀,以进行下一步的源漏区注入。
8. 进行源漏砷离子的注入,剂量为 4e15,能量为 40kev。
9. 淀积铝,形成 S/D 金属接触。
10. 进行向右镜像操作,形成完整的 nmos 结构并定义电极。
11. 抽取源漏结深,阈值电压,n+区薄层电阻,沟道表面掺杂浓度,轻掺杂源漏区的薄层电阻等参数。
12. 描述输出特性曲线并绘出。
13. 描述转移特性曲线并绘出,同时从中提取 MOS 管的阈值电压和 值。
四、实验结果及分析:
1. 工艺图及工艺过程由图可见,此 NMOS 沟道长度不小于 0.8 微米,符合要求。
2. 工艺过程如下:(1)定义矩形网格:#定义 X 网格line x loc=0 spac=0.1line x loc=0.2 spac=0.006line x loc=0.6 spac=0.006#定义 Y 网格line y loc=0.00 spac=0.002line y loc=0.2 spac=0.005line y loc=0.5 spac=0.05line y loc=0.8 spac=0.15
通过本次实验,我们掌握了氧化、离子注入与扩散工艺,使用 Silvaco 软件进行模拟,掌握了 nmos 工艺流程,学会了用 Silvaco 软件提取 MOS 晶体管的各种参数,并对器件性能的影响进行了分析。