天津工业大学半导体器件和工艺模拟实践报告

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。