##silvaco-微电子器件与工艺模拟实验讲义.pdf-资料库

微电子器件与工艺模拟实验讲义高云、杨维明、叶葱、汪宝元湖北大学物理学与电子技术学院 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

实验目录 Experiment 1. Thin Film Resistor: Creating an Thin Film Resistor Using ATHENA 2 Experiment 2. Zener Diode 10 Experiment 3. MS Junction: Creating a M-S Junctiong Using ATLAS 12 Experiment 4. NMOS Device ：Creating a NMOS Device using ATHENA 15 Experiment 5. NMOS Device ：NMOS Device simulation using ATLAS 30 Experiment 6. NMOS Devise: Creating a NMOS Devise using DEVEDIT 39 Experiment 7. MESFET Device 50 Experiment 8. BJT Device 66 Experiment 9. Solar Cell 79 Experiment 10. TFT 92 Appendix A: ATLAS 中常用 STATEMENTS及其部分参数 100 Appendix B: IC 制造工艺简述 107 1 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

Experiment 1. Thin Film Resistor: Creating an Thin Film Resistor Using ATHENA 基础知识 e.g.p 型 Si 上制作一个 n+ poly-Si 型电阻根据电阻公式: R == r l Shw l r (1.1) 进一步, R r= = ( l 1 ) hw l R 0 w (1.2) 其中,R0 称作方块电阻.也就是说,薄膜电阻为方块电阻乘以长宽比. 控制电阻材料的电阻率和材料厚度,可以得到适度的方块电阻,在平面工艺中,控制长宽比,就可以得到需要的电阻阻值. 目标结构图 1.1 完整的薄膜电阻结构结构参数衬底: 0.6um×0.8um, Si, p 型, 浓度 1×1014cm-3 氧化层: 厚度 0.04um 2 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

多晶硅层: 厚度 0.2um, n 型, 浓度 1×1015cm-3 模拟程序 1. 定义网格 a. 在 DECKBUILD 下运行 ATHENA. b. 在文本窗口输入如下语句: c. 打开网格定义窗口:右键点击 Commands—>选 Mesh Define... d. 在打开的 Mesh Define 界面,Direction 一栏默认为 X, Location 一栏输入 0.00 (输入后切记记得按回车键.后面的也是如此.不再赘述.),Spacing 一栏输入 0.10,Comment 一栏输入 Non-unifrom Grid (0.6um×0.8um),如下图: go athena 图 1.2 定义网格参数 e. 单击 Insert 按钮. f. 重复上面两步,实现 Location=0.20 时 Spacing=0.01;Location=0.60 时 Spacing=0.01. g. 现在设置 Y 方向上的网格,在 Direction 一栏单击 Y.其他步骤同 d,e 步骤,实现如下设置: 3 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

图 1.3 Y 方向网格定义 h. 单击 View...按钮,即可看到网格分布窗口.(注意总共产生了 1786 个格点和 3404 个三角形.) i. 单击 WRITE.在 DECKBUILD 中看到的语句将如下所示: go athena #Non-unifrom Grid (0.6um ×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 2. 定义衬底 a. 打开 ATHENA Mesh Initialize菜单:右键点击 Commands—>Mesh Initialize. b. 在弹出的窗口作出如下选择: Material: Silicon Orientation: 100 Impurity: Boron Concentration: By Concentration 1.0e14 Dimensionality: 2D Grid scaling factor: 1.0 Comment: Initial Silicon 3. 生成氧化层接下来,我们将要在硅表面上在 1000℃、3%HCL、1 个大气压条件下采用干氧法持续 30 分钟成长一层氧化层. 先后选择“Commands—>Process—>Diffuse”打开 ATHENA Diffuse菜单.选择或输入以下: Time(minutes): 30 Temperature(C):1000 Ambient: Dry O2 Gas pressure (atm): 1.0 Hcl %:3 Comment: Gate Oxidation 4. 提取氧化层厚度依次选择“Commands—>Extract”进入 ATHENA Extract菜单.选择或输入以下: Extract: Material thickness Name: Oxidethick Material: SiO~2 Extract location: X=0.3 4 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

图 1.4 高亮氧化层厚度语句提取氧化硅的厚度:419.388 埃. 5. 优化氧化层厚度. 先后单击“Main Control—>Optimizer”即进入 DECKBUILD Optimizer 界面. 在 Mode 为 Setup 下,选择最大误差为 1%——“Maximum error（%）=1”（Stop criteria 一栏下). 改 Mode 为 Parameters.在本例中,栅氧厚度优化参数选择温度和压强.为此,我们得回到 DECKBUILD 中并高亮“diffuse time=30 temp=1000 dryo2 press=1.00 hcl.pc=3”（如下图）.然后再回到 Optimizer,依次选择“Edit—>Add”,选 temp 和 press 项,单击 Apply. 图 1.5 高亮扩散语句改 Mode 为 Targets.Optimizer 将用 DECKBUILD 中 Extract 语句定义优化目标.因此,再次回到 DECKBUILD 文本窗口并高亮 extract 一句.在再回到 Optimizer 时,选“Edit—>Add”,在 Target value 栏输入目标值“400”. 5 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

接着 Mode 选择 Graphics, 点击 Optimize, 即可从图中看见优化的全过程: 图 1.6 高亮优化目标 1.7 优化过程接着, Mode 选择 parameters 点击 Edit 菜单选择“copy to Deck”, 优化后的温度和气压值将拷贝至文本窗口中. 6. 沉积多晶硅层接下来,用共形沉积法沉积 0.2 微米厚的多晶硅.步骤如下: a. 首先打开 ATHENA Deposit菜单——依次选“Process—>Deposit—>Deposit...”即可. 6 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

b. 选择或输入以下: Type: Conformal Thickness (um):0.2 Total number of grid layers: 10 7. 离子注入 a.选“Commands—>Process—>Implant...”打开 ATHENA Implant菜单. b.选择或输入以下: Impurity: Arsenic Dose (ions/cm2): 1.0e15 Energy (KeV): 40 Model: Dual Pealson Tilt (degrees): 7 Rotation (degrees): 30 Material type: Crystaline 8. 退火处理先后选择“Commands—>Process—>Diffuse”打开 ATHENA Diffuse 菜单.在时间、温度、环境气氛、气压、Diffusion 模型栏分别输入或选择 2、1000、氮气、1、Fermi. 9. 提取方块电阻阻值 a. 打开 ATHENA Extract菜单——依次选择“Commnds—>Extract”即可. b.选择提取参量: Sheet resistance.其他变量选择如下: 图 1.8 提取方块电阻时的参数选择 c.单击 WRITE 及 Cont.可以得出方块电阻为 77.8174ohm/square.(如下图所示.) 7 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

资料库

##silvaco-微电子器件与工艺模拟实验讲义.pdf

相关推荐

行业

热门标签

最新资料