集成电路工艺项目实训报告.doc

名称基于Silvaco TCAD的MOS工艺流程模拟
及电学参数提取
2013年11月25日至2013年11月29日共 1周
院系电子信息工程学院
班级
学号
姓名
院长
系主任
指导教师
目录:
第一章 Silvaco TCAD软件的基本知识 3
第二章 NMOS基本结构、工艺流程及工作原理介绍 5
2、1 NMOS基本结构 5
2、2 NMOS工艺流程 5
2、3 NMOS工作原理 5
第三章 NMOS工艺、器件仿真流程 7
3、1 工艺仿真流程 7
3、2 参数不同时工艺和器件结果分析 7
第四章实验总结: 13
参考文献: 14
附录:原程序 15
第一章 Silvaco TCAD软件的基本知识
Silvaco的全称是Silvaco International是世界领先的电子设计自动化(EDA)软件供应商,公司创建于1984年,总部设于加利福尼亚州的圣塔克莱拉,在全世界设有12个分支机构。Silvaco公司拥有包括IDM、Foundry、Fabless、集成电路材料业者、液晶面板厂、太阳能电池厂、ASIC业者、大学、研究中心等在内的庞大的国内外客户群。供应已经证明的产品用于TCAD工艺和器件仿真,Spice参数提取,电路仿真、全定制IC设计/验证等。公司将这些最优产品与经验丰富的技术支持和工程服务结合在一起,经验丰富知识渊博的应用工程师提供一套完备技术。
Silvaco TCAD软件用来模拟半导体器件电学性能,进行半导体工艺流程仿真,还可以与其它EDA工具组合起来使用(比如spice),进行系统级电学模拟(Sentaurus和ISE也具备这些功能)。
SivacoTCAD为图形用户界面,直接从界面选择输入程序语句,非常易于操作,其例子教程直接调用装载并运行,是例子库最丰富的TCAD软件之一,你做的任何设计基本都能找到相似的例子程序供调用。
Silvaco TCAD平台包括工艺仿真(ATHENA),器件仿真(ATLAS)和快速器件仿真系统(Mercury),尤其适合喜欢在全图形界面操作软件的用户。
ATLAS器件仿真系统使得器件技术工程师可以模拟半导体器件的电气、光学和热力的行为。ATLAS提供一个基于物理,使用简便的模块化的可扩展平台,用以分析所有2D和3D模式下半导体技术的的直流,交流和时域响应。ATLAS器件仿真系统:
◆无需昂贵的分批作业试验,即可精确地特性表征基于物理的器件的电气、光学和热力性能;
◆解决成品率和工艺制作过程变异的问题,使其达到速度、功率、密度、击穿、泄漏电流、发光度和可靠性的最佳结合;
◆完全与ATHENA工艺仿真软件整合,具有完善的可视化软件包,大量的实例数据库和简单的器件输入;
◆最多选择的硅模型,III-V、II-VI、IV-IV或聚合/有机科技,包括CMOS、双极、高压功率器件、VCSEL、TFT、光电子、激光、D、传感器、熔丝、NVM、铁电材料、SOI、Fin-FET、HEMT和HBT;
◆分支机构遍布世界各地,有专门的物理学博士提供TCAD支持;
◆与专精稳定和有远见的行业领导者合作,在新技术强化上有活跃的发展计划;
◆直接把ATLAS结果输入到UTMOST进行SPICE参数提取,将TCAD技术应用到整个流片(Tapeout)过程。
第二章 NMOS基本结构、工艺流程及工作原理介绍
2、1 NMOS基本结构
在一块掺杂浓度较低的P型硅衬底上,制作两个高掺杂浓度的N+区,并用金属铝引出两个电极,分别作漏极D和源极S。然后在半导体表面覆盖一层很薄的二氧化硅绝缘层,在漏——源极间的绝缘层上再装上一个铝电极,作为栅极G。在衬底上也引出一个电极B,这就构成了一个N沟道增强型MOS管。MOS管的源极和衬底通常是接在一起的。它的栅极与其它电极间是绝缘的。
2、2 NMOS工艺流程
衬底制备
一次光刻
二次光刻



划片

2、3 NMOS工作原理

1)、VGS=0 的情况
增强型MOS管的漏极d和源极s之间有两个背靠背的PN结。当栅——源电压VGS=0时,即使加上漏——源电压VDS,而且不论VDS的极性如何,总有一个PN结处于反偏状态,漏——源极间没有导电沟道,所以这时漏极电流iD≈0。
2)、VGS>0 的情况
若VGS>0,则栅极和衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个电场。电场方向垂直于半导体表面的由栅极指向衬底的电场。这个电场能排斥空穴而吸引电子。
排斥空穴:使栅极附近的P型衬底中的空穴被排斥,剩下