MOS晶体管击穿特性研究

微电子器件课程设计MOS晶体管击穿特性研究

班级：微电子0901

学号：******

姓名：***

指导老师：****

日期：2012.5.20

一、目的

研究MOSFET漏源极击穿特性，主要包括：

1.验证掺杂浓度对MOSFET漏源极雪崩击穿的影响

2.验证栅氧化层厚度对MOSFET漏源极雪崩击穿的影响

3.介绍源漏穿通穿通

二、工作原理

当V DS增大到漏源击穿电压BV DS的值时，反向偏置的漏PN结会因雪崩倍增效应而发生击穿，或在漏区与源区之间发生穿通。这时I D将迅速上升，如图所示。

通过改变衬底掺杂浓度和栅氧化层厚度，可改变穿电压BVDS的值得到不同的输出特性曲线

三、仿真过程

首先构建NMOS结构

源代码如下：

go athena

# 网格定义（创建非均匀网格）

# Non-Uniform Grid(0.6um x 0.8um)

line x loc=0.00 spac=0.10

line x loc=0.20 spac=0.01

line x loc=0.60 spac=0.01

#

line y loc=0.00 spac=0.008

line y loc=0.2 spac=0.01

line y loc=0.5 spac=0.05

line y loc=0.8 spac=0.15

#初始衬底参数：浓度、晶向等（浓度1.0e14/cm2晶向100方向）

# Initial Silicon Structure with <100> Orientation

init silicon c.boron=1.0e16 orientation=100 two.d

# 栅极氧化及优化（使氧化层厚度约为100A）

# Gate Oxidation

diffus time=11 temp=925.727 dryo2 press=0.982979 hcl.pc=3

# 提取栅极厚度

#

extract name="Gateoxide" thickness material="SiO~2" mat.occno=1 x.val=0.3

# 阈值电压调整注入（注入9.5e11/cm2的）

# Threshold Voltage Adjust implant

implant boron dose=9.5e11 energy=10 crystal

# 多晶硅淀积

# Conformal Polysilicon Deposition

deposit polysilicon thick=0.20 divisions=10

# 多晶硅刻蚀

# Poly Definition

etch polysilicon left p1.x=0.35

# 多晶硅氧化

# Polysilicon Oxidation

method fermi compress

diffus time=3 temp=900 weto2 press=1.00

# 多晶硅参杂

# Polysilicon Doping

implant phosphor dose=3e13 energy=20 crystal

# 隔离氧化层淀积

# Spacer Oxide deposition

deposit oxide thick=0.12 divisions=10

# 侧墙氧化隔离层的形成

etch oxide dry thick=0.12

# Source/Drain Implant

# 源漏注入

implant arsenic dose=5e15 energy=50 crystal

# 源漏退火

method fermi

diffus time=1 temp=900 nitro press=1.00

# 刻蚀通孔

# Open Contact Window

etch oxide left p1.x=0.2

# 铝淀积

# Aluminum Deposition

deposit aluminum thick=0.03 divisions=2

# 刻蚀铝电极

# Etch Aluminum

etch aluminum right p1.x=0.18

#计算结深

extract name="nxj" xj material="Silicon" mat.occno=1 x.val=0.2 junc.occno=1 #获得N++源漏极方块电阻

extract name="n++ sheet res" sheet.res material="Silicon" mat.occno=1 \

x.val=0.05 region.occno=1

#测量LDD方块电阻

extract name="ldd sheet res" sheet.res material="Silicon" mat.occno=1 \

x.val=0.3 region.occno=1

#测量长沟倒阈值电压

extract name="1dvt" 1dvt ntype qss=1e10 x.val=0.5

#结构镜像

struct mirror right

#定义电极

electrode name=source x=0.1

#

electrode name=drain x=1.1

#

electrode name=gate x=0.6

#

electrode name=backside backside

#

struct outfile=nmos1.str

生成结构后，进行仿真

源代码如下：

go atlas

#

#调用结构文件

mesh infile=nmos.str

#

#指定接触面特性

contact name=gate n.polysilicon

interf qf=3E10

# Set models

models print cvt consrh

#用于击穿分析的雪崩碰撞电离模型

impact selb

method newton trap climit=1e-4 #注①#

# open log file

log outf=mos1.log

solve vdrain=0.025

solve vdrain=0.05

solve vdrain=0.1

solve vdrain=0.5

solve vstep=0.25 vfinal=12 name=drain compl=1e-7 cname=drain #注②#

save outf=mos1_1.str

#

extract name="NVbd" x.val from curve(abs(v."drain"),abs(i."drain")) where y.val=1e-9