微电子

微电子课程设计实验报告

实验一

一.实验目的：

借助TCAD（工艺辅助设计）进行工艺仿真与设计是目前微电子行业普遍采用的方式，我院引进的SILVACO工艺仿真软件主要由工艺仿真模块ATHENA和器件仿真模块ATLAS组成，可以用来进行半导体的工艺仿真，性能模拟以及半导体器件物理特性的研究。

本课程设计通过Silvaco软件对集成电路工艺和器件进行仿真，由此来了解微电子工艺的设计过程。

二.实验内容：

1． 基于Athena 实现NMOS管的工艺步骤，得出NMOS结构；（参考P488） 2． 基于ATLAS 对NMOS器件结构进行仿真，得出器件参数及I-V特性曲线。、

三．实验源程序：

go athena #网格结构定义

line x loc=0.0 spac=0.1 line x loc=0.2 spac=0.006 line x loc=0.4 spac=0.006 line x loc=0.6 spac=0.01 line y loc=0.0 spac=0.002 line y loc=0.2 spac=0.005 line y loc=0.5 spac=0.05 line y loc=0.8 spac=0.15 #初始化衬底 晶向100 p型衬底

init orientation=100 c.phos=1e14 space.mul=1 two.d #1000度和1个大气压下进行30分钟的干氧扩散，氯酸气体含量设定为3% diffus time=30 temp=1000 dryo2 press=1.00 hcl=3 #刻蚀0.02微米氧化物薄膜 etch oxide thick=0.02

#B离子注入，剂量为8e12,能量为100keV，pearson解析离子注入模型

implant boron dose=8e12 energy=100 pears #对表面进行湿氧处理，温度设定在950度，时间为100分钟 diffus temp=950 time=100 weto2 hcl=3 #干氧处理，温度在50分钟内从1000度升高至1200度

diffus time=50 temp=1000 t.rate=4.000 dryo2 press=0.10 hcl=3 #温度1200度下的氮气中进行220分钟的扩散后退火

diffus time=220 temp=1200 nitro press=1

diffus time=90 temp=1200 t.rate=-4.444 nitro press=1 #刻蚀所有氧化物 etch oxide all

#生成一层“清洁用”氧化层，用以去除上述步骤中损伤的硅表面。 diffus time=20 temp=1000 dryo2 press=1 hcl=3 etch oxide all

#在干氧环境下生成用作栅极的氧化层薄膜

diffus time=11 temp=925 dryo2 press=1.00 hcl=3 structure outfile=a1.str #tonyplot a1.str

#再次进行一次B离子注入，用来调整阈值电压

implant boron dose=9.5e11 energy=10 pearson structure outfile=a2.str #tonyplot a2.str

#为了生成栅极要在氧化物上方淀积一层厚度为200nm的多晶硅， #用division参数来设置其垂直方向上的网格数量 depo poly thick=0.2 divi=10 etch poly left p1.x=0.35

#表面再次进行湿氧扩散处理，以生成氧化物薄膜

#method语句用以分别调用fermi扩散模型和compress氧化模型 method fermi compress

diffuse time=3 temp=900 weto2 press=1.0 #对表面进行磷注入

implant phosphor dose=3.0e13 energy=20 pearson #在表面淀积厚度为120nm的氧化物薄膜，

设置垂直方向网格数量为8

depo oxide thick=0.120 divisions=8

#再在表面用干蚀法刻蚀掉厚度为120nm的氧化物薄膜， etch oxide dry thick=0.120

#上二步骤的结果生成了用于隔离多晶硅和未来源/漏接触的阻挡 #氧化层。

#进行As离子注入，以生成 n+ 多晶硅栅极

implant arsenic dose=5.0e15 energy=50 pearson #在氮气环境中进行扩散工艺

method fermi compress

diffuse time=1 temp=900 nitro press=1.0 #为了生成s/d 接触金属，刻蚀掉s/d区的氧化物 etch oxide left p1.x=0.2 #淀积金属铝，并刻蚀掉不需要的部分 deposit alumin thick=0.03 divi=2 etch alumin right p1.x=0.18 # 提取器件参数 # 结深

extract name=\xj silicon mat.occno=1 x.val=0.1 junc.occno=1 # N++ 区方块电阻

extract name=\mat.occno=1 x.val=0.05 region.occno=1 # LDD 区方块电阻

extract name=\sheet rho\sheet.res material=\\\ mat.occno=1 x.val=0.3 region.occno=1 # 沟道表面浓度.

extract name=\surf conc\surf.conc impurity=\Doping\

material=\# extract a curve of conductance versus bias.

extract start material=\ bias=0.0 bias.step=0.2 bias.stop=2 x.val=0.45 extract done name=\

curve(bias,1dn.conduct material=\mat.occno=1 region.occno=1)\\

outfile=\# 长沟阈值电压1dvt

extract name=\#利用镜像语句，使器件依右侧对称，得到对称的MOSFET结构 structure mirror right #电极设置

electrode name=gate x=0.5 y=0.1 electrode name=source x=0.1 electrode name=drain x=1.1

electrode name=substrate backside structure outfile=a3.str tonyplot a3.str go atlas # 设置模型

models cvt srh print #设置界面电荷

contact name=gate n.poly interface qf=3e10 #设置迭代模型 method newton #解初始化 solve init #设置漏极电压0.1V

solve vdrain=0.1 # Ramp the gate

log outf=mos1ex01_1.log master #对栅极电压扫描

solve vgate=0 vstep=0.25 vfinal=3.0 name=gate save outf=mos1ex01_1.str # 画出转移特性曲线

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