半导体器件工艺课程设计
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2016年半导体器件与工艺课程设计
设计报告
项目名称 SRAM读写特性设计
参与者姜云飞黄思贤牛永文
所在学院电子科学与应用物理学院
专业年级电子科学与技术13-1班
指导教师宣晓峰
报告人牛永文
时间 2016.6
一、课程设计的内容与题目要求
1、内容
设计一个SRAM与非门，分析其读写特性。
SRAM结构
2、题目要求
的NMOS，在MDRAW下对器件1）MDRAW工具分别设计一个栅长为0.18m
必要的位置进行网格加密；
2）先通过dessis模拟确定NMOS的转移特性，确定器件结构、掺杂及阈值电压等无错误。
3）再根据设计目标，确定SRAM的网表，其负载电容取3e-13F（模拟在位线负载电容等）；
4）编制dessis模拟程序，在模拟程序中设定SRAM中各组件的连接，分析此器件的读写特性；
5）应用INSPECT工具对比输入信号、输出信号和电流信号，查看其性能；
6）调节电路设计以及NMOS的结构（栅宽、栅氧厚度、掺杂等），优化其读写速度。
二、课程设计的工艺流程
1、器件构建
的NMOS管(如图1.1) 运用MDRAW工具设计一个栅长为0.18m
图 1.1
2、器件掺杂
运用MDRAW对设计好的NMOS进行掺杂（如图1.2和图.3）
图 1.2
图1.3
3、网络生成
掺杂完成后，点击Mesh—Build Mesh，构建网络（如图1.4）
图1.4
三、课程设计的仿真结果
1、dessis模拟NMOS管的特性
1）dessis程序的编写
File{
Grid=”Nmos2_mdr.grd”
Doping=”Nmos2_mdr.dat”
Plot=”nmos_des.dat”
Current=”nmos_des.plt”
Output=”nmos_des.log”
}
Electrode{
{Name=”source”Voltage=0.0}
{Name=”drain”Voltage=0.1}
{Name=”gate”Voltage=0.0 Barrier=-0.55}
{Name=”s”Voltage=0.0}
}
Plot{
eDensity hDensity eCurrent hCurrent
Potential SpaceCharge ElectricField
eMobility hMobility eVelocity hVelocity
Doping DonorConcebtration
AcceptorConcentration
}
Physics{
Mobility (DopingDep HighFieldSat Enormal)
EffectivelntrinsicDensity(BandGapNarrowing
(OldSlotboom))
}
Math{
Extrapolate
RelErrControl
}
Solve{
Poisson
Coupled{Poisson Electron}
Quasistatioonary
(Maxstep=0.05
Goal{name=”gate” voltage=2.0})
{Coupled{Poisson Electron}}
}
2）Inspect得出器件转移特性曲线
INSPECT得出NMOS器件的转移特性曲线（如图1.4），并提取出开启电压Vt
图 1.4
2、dessis模拟SRAM的特性
1）SRAM的dessis程序编写
SRAM的dessis读特性程序：
Device NMOS{
Electrode{
{Name=”source” Voltage=0.0 Area=5}
{Name=”drain” Voltage=0.0 Area=5}
{Name=”gate” Voltage=0.0 Area=5 Barrier=-0.55}
{Name=”s” Voltage=0.0 Area=5}
}
File{
Grid=”Nmos2_mdr.grd”
Doping=”Nmos2_mdr.dat”
Plot=”nmos_des.dat”
Current=”nmos_des.plt”
}
Physics{
Mobility(DopingDep HighFieldSaturation Enormal)
EffectivelntrinsicDensity(BandGapNarrowing (OldSlotboom)) }}
System{
Vsource_pset V0(n2 n6){pwl=(0.0e+00 0.0)}
1.0e-11 0.0
1.5e-11
2.5
10.0e-11 2.5
10.5e-11 0.0
20.0e-11 0.0)}
NMOS nmos{“source”=n1 “drain”=n3 “gate”=n2 “s”=n6} NMOS nmos1{“source”=n6“drain”=n3 “gate”=n5 “s”=n6} NMOS nmos2{“source”=n6“drain”=n5 “gate”=n3 “s”=n6} NMOS nmos3{“source”=n7“drain”=n5 “gate”=n2 “s”=n6} Capacitor_pset c1(n1 n6){capacitance=3e-14}
Capacitor_pset c2(n7 n6){capacitance=3e-14}
Resistor_pset r1(n4 n3){resistance=100000}
Resistor_pset r2(n4 n5){resistance=100000}
Set(n1=1.4)
Set(n7=1.4)
Set(n4=2.5)
Set(n6=0)
Set(n5=2)
Set(n3=0
Plot”sram_node.plt”(time() n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7)
}
File{
Current=”inv”
Output=”inv”
}
Plot{
eDensity hDensity eCurrent hCurrent
ElectricField eEnormal hEnormal
eQuaslFemi hQuasiFermi
Potential Doping SpaceCharge
DonorConcentration AcceptorConcentration
}
Math{
Extrapolate
RelErrControl
Notdamped=50