半导体器件工艺课程设计剖析Word格式.docx
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2、题目要求
1)MDRAW工具分别设计一个栅长为0.18
的NMOS,在MDRAW下对器件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
运用MDRAW工具设计一个栅长为0.18
的NMOS管(如图1.1)
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—BuildMesh,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=0.0Barrier=-0.55}
{Name=”s”Voltage=0.0}
Plot{
eDensityhDensityeCurrenthCurrent
PotentialSpaceChargeElectricField
eMobilityhMobilityeVelocityhVelocity
DopingDonorConcebtration
AcceptorConcentration
Physics{
Mobility(DopingDepHighFieldSatEnormal)
EffectivelntrinsicDensity(BandGapNarrowing
(OldSlotboom))
Math{
Extrapolate
RelErrControl
Solve{
Poisson
Coupled{PoissonElectron}
Quasistatioonary
(Maxstep=0.05
Goal{name=”gate”voltage=2.0})
{Coupled{PoissonElectron}}
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
2、dessis模拟SRAM的特性
1)SRAM的dessis程序编写
SRAM的dessis读特性程序:
DeviceNMOS{
{Name=”source”Voltage=0.0Area=5}
{Name=”drain”Voltage=0.0Area=5}
{Name=”gate”Voltage=0.0Area=5Barrier=-0.55}
{Name=”s”Voltage=0.0Area=5}
Mobility(DopingDepHighFieldSaturationEnormal)
EffectivelntrinsicDensity(BandGapNarrowing(OldSlotboom))
}}
System{
Vsource_psetV0(n2n6){pwl=(0.0e+000.0)}
1.0e-110.0
1.5e-112.5
10.0e-112.5
10.5e-110.0
20.0e-110.0)}
NMOSnmos{“source”=n1“drain”=n3“gate”=n2“s”=n6}
NMOSnmos1{“source”=n6“drain”=n3“gate”=n5“s”=n6}
NMOSnmos2{“source”=n6“drain”=n5“gate”=n3“s”=n6}
NMOSnmos3{“source”=n7“drain”=n5“gate”=n2“s”=n6}
Capacitor_psetc1(n1n6){capacitance=3e-14}
Capacitor_psetc2(n7n6){capacitance=3e-14}
Resistor_psetr1(n4n3){resistance=100000}
Resistor_psetr2(n4n5){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()n1n2n3n4n5n6n7)
Current=”inv”
Output=”inv”
ElectricFieldeEnormalhEnormal
eQuaslFemihQuasiFermi
PotentialDopingSpaceCharge
DonorConcentrationAcceptorConcentration
Notdamped=50
Iterations=12
NoCheckTransientError
Coupled{Poisson}
Coupled{PoissonElectronHole}
Coupled{PoissonElectronHolecintactcircuit}
Unset(n7)
Unset(n1)
Transient(
InitialTime=0FinalTime=20e-11
InitialStep=2e-13MaxStep=2e-12MinStep=2e-16
Increment=1.3)
{Coupled{
Nmos1.poissonnmos1.electronnmos1.contact
Nmos2.poissonnmos2.electronnmos2contact
Nmos3.poissonnmos3.electronnmos3.contact
Nmos.poissonnmos.electronnmos.contactcircuit}
SRAM的dessis写特性程序:
Set(n1=2)
Set(n7=0)
Unset(n5)
nmos1.poissonnmos1.electronnmos1.contact
nmos2.poissonnmos2.electronnmos2contact
nmos3.poissonnmos3.electronnmos3.contact
nmos.poissonnmos.electronnmos.contactcircuit}
2)Inspect得出SRAM的转移特性曲线
SRAM的读特性曲线(如图1.5)
图1.5
SRAM的写特性曲线(如图1.6)
图1.6
3)优化后最终得出的inspect的SRAM转移特性曲线
SRAM的读特性曲线(图1.7)
图1.7
SRAM的写特性曲线(图1.8)
图1.8
四、课程设计心得体会
在这次课设中我们学习了tcad器件模拟软件中的mdraw器件绘制掺杂,dessis软件中的程序编辑与仿真,以及inspect软件中的器件特性分析。
在这一过程中,我们遇到了各种各样的问题,从软件的全英文环境的熟悉,到软件功能模块的一个一个学习,再到绘制NMOS管中的尺寸设置和掺杂调整,更大的困难是dessis程序的编写和调试,因为从来没有见过这种语言,只能根据以前对语言的一点了解来一点一点调整,花费了特别长的时间,最后是inspect软件的特性分析,因为掺杂的浓度不合适,我们在inspect分析发现问题后再退回mdraw进行调整,然后继续仿真直到最终调试成功。
因为我们抽到的是一个新题目SRAM读写特性分析,几乎没有以前的资料参考,这无疑加大了困难度,但是也正因为这个挑战,让我和队友一起分工合作,相互配合,克服了重重困难,最终完成课设,极大的锻炼了自己的动手能力和与队友的合作能力,同时也对自己学到的课本上的知识进行了实践,让我们对器件有了更加深刻的理解,我想这才是课设的真正目的。
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- 半导体器件 工艺 课程设计 剖析