工艺流程实验模板

工艺流程实验模板

ISE TCAD课程设计教学大纲

ISE TCAD环境的熟悉了解

一．GENESISe——ISE TCAD模拟工具的用户主界面

1）包括GENESISe平台下如何浏览、打开、保存、增加、删除、更改项目; 增加实验; 增加实验参数; 改变性能; 增

加工具流程等;

2）理解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LIGMENT/DIOS, 器件边界及网格加密工具MDRAW

1）掌握基本工艺流程, 能在LIGMENT平台下完成一个完整工艺的模拟;

2）在运用DIOS工具时会调用在LIGMENT中生成的*_dio.cmd文件;

3）能直接编辑*_dio.cmd文件, 并在终端下运行;

4）掌握在MDRAW平台下进行器件的边界、掺杂、网格的编辑。

三．器件仿真工具DESSIS, 曲线检测工具INSPECT和TECPLOT。

1）理解DESSIS文件的基本结构, 例如: 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, 例如: MOSFET 的阈值电

压( Vt) 、 击穿电压BV 、 饱和电流Isat 等;

3） 应用TECPLOT 观察器件的具体信息, 例如: 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） 编辑*_des.cmd

文件, 并在终端下运行此程序, 考虑偏压分别在-2V , 0V , 0.5V 时各自的特性;

4） 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。

提示: *_des.cmd 文件的编辑能够参看软件中提供的例子并加以修改。

所需条件: 17103⨯=A N , 18103⨯=D N

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0.18m μ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）编辑*_des.cmd文件, 并在终端下运行此程序;

4）应用INSPECT工具得出器件的Vt特性曲线;

注: 要求在*_des.cmd文件的编辑时必须考虑到器件的二级效应, 如: DIBL效应( drain-induced barrier lowering) ,体效应( 衬底偏置电压对阈值电压的影响) , 考虑一个即可。

提示: *_des.cmd文件编辑重点在于考虑DIBL效应时对不同Vd下栅电压的扫描, 考虑体效应时对不同衬底负偏压Vsub 下栅电压的扫描。并在MDRAW中改变栅长, 如: 0.14m

μ,

0.10m

μ等, 改变氧化层厚度, 掺杂浓度重复上述操作, 提取各自的阈值电压进行比较。

设计三 PMOS管Id-Vg特性实验

μ的PMOS管的1）运用MDRAW工具设计一个栅长为0.18m

边界及掺杂;

2）在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密;

3）编辑*_des.cmd文件, 并在终端下运行此程序, 其中在Vd 为0V时Vg从-2V扫到0V;

4）应用INSPECT工具得出器件的Id-Vg特性曲线,提取阈值电压值。

提示: *_des.cmd文件的编辑必须注意PMOS管与NMOS管的不同, 沟道传输载流子为空穴。

注: 尝试改变栅长, 如: 0.14m μ, 0.10m μ, 等, 再次重复以上步骤。

设计四 NMOS 管I d-Vd 特性实验

1） 运用MDRAW 工具设计一个栅长为0.18m μ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） 编辑*_des.cmd 文件, 并在终端下运行此程序;

4） 应用INSPECT 工具得出器件的I d-Vd 特性曲线。

提示: *_des.cmd 文件的编辑必须考虑不同栅电压下的Id-Vd( 如: V V V V V V V V V V g g g g g 0.2,5.1,8.0,5.0,2.0=====) , d V 扫描范

围: 0V~2V , 最后得到一簇I d-Vd 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0.18m μ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) 编辑*_des.cmd 文件, 并在终端下运行此程序;

4) 应用INSPECT 工具得出器件的I d-Vd 特性曲线, 观察在DD 和HD 方法下不同的结果。

提示: *_des.cmd 文件的编辑中在漏电压为2V 时对栅电压进行扫描( 从0V 到3V)

注: 考虑在DESSIS 中用扩散-漂移( DD: drift-diffusion: ) 的方

法和流体力学( 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0

Electrode { ...

{ Name="substrate" Voltage=0.0 eRecVelocity=0 }

}

设计六 SOI 的阈值电压Vt特性实验

1）MDRAW工具设计一个SOI的边界及掺杂( 绝缘层厚度为50纳米, 有效沟道长度为0.48m

μ) ;

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）编辑*_des.cmd文件, 并在终端下运行此程序, 其中Vg从0V扫到3V;

4）应用INSPECT工具得出器件的I d-Vg特性曲线, 并提取Vt和gm( 跨导) 。

设计七 SOI 的I d-Vd特性实验

1）MDRAW工具设计一个SOI的边界及掺杂( 绝缘层厚度为50纳米, 有效沟道长度为0.48m

μ) ;

2）编辑*_des.cmd文件, 并在终端下运行此程序, 其中在Vg为3V时漏电压Vd从0V扫到3.5V;

3）应用INSPECT工具得出器件的I d-Vd特性曲线。

注: 考虑在DESSIS中用扩散-漂移( DD) 的方法和流体力学