NMOS器件制作流程說課講解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。NMOS器件制作流程-1啟動exceed；2啟動C:ISEBINGENESISEe，也可為其添加一個(gè)快捷方式。3啟動后，出現(xiàn)窗口如圖2。圖1啟動exceed圖2ISE7.0啟動界面圖3ISE7.0啟動界面4.打開ISEproject窗口（雙擊project圖標(biāo)，左上角），在左邊樹狀圖中單擊Example_Library_7.0.lnk,NMOS,選中Id_Vd_curves,單擊工具欄中的復(fù)制圖標(biāo)（下圖第三個(gè)圖標(biāo)），彈出窗口如圖4所示，點(diǎn)擊“YesAll”，“Id_Vd_curves”就被復(fù)制到“COP

2、YED_OBJECT_【計(jì)算機(jī)名】”目錄下了，此時(shí)會在根目錄下新建一個(gè)文件夾。（如圖6）圖4點(diǎn)擊yes圖5工具欄圖6復(fù)制后的Id_Vd_curves，第一個(gè)文件夾為新建文件夾5.選中復(fù)制出來的文件，單擊工具欄地7個(gè)圖標(biāo)（工具欄見圖二）激活文件。激活后文為黃色。（見圖6）6.關(guān)閉上圖窗口6，雙擊主窗口左邊第二個(gè)圖標(biāo)“Status”，出現(xiàn)子窗口如圖7所示。該窗口右邊有9個(gè)按鈕，其中“edit”配置器件結(jié)構(gòu)的描述、模擬過程、結(jié)果顯示等所有輸入文件，“Runall”即開始模擬，“Abort”可以中斷模擬。“Deselect”取消該工程的激活狀態(tài)，等等。圖7Status窗口6.點(diǎn)擊cleanerup按鈕

3、，出現(xiàn)如下圖彈出窗口，點(diǎn)擊ok。文件變?yōu)榫G色。圖8cleanup窗口7.點(diǎn)擊edit文件周圍會出現(xiàn)一個(gè)黑框。此時(shí)進(jìn)入“Id_Vd_curves”工程的修改狀態(tài)。圖9激活后的文件7雙擊主窗口左邊的“ToolFlow”圖標(biāo)，出現(xiàn)工具使用流程窗口，如圖8所示。該窗口左邊顯示了本工程使用的工具和使用流程，右邊是本集成環(huán)境可以使用的工具，我們可以把右邊的工具拖入到左邊的流程中，完成自己的設(shè)計(jì)?！癐d_Vd_curves”這個(gè)工程使用了三個(gè)工具，另外設(shè)置了一個(gè)全局參數(shù)。該工程的模擬流程為：MDraw把輸入的器件二維剖面結(jié)構(gòu)調(diào)用Mesh工具產(chǎn)生模擬用的離散化網(wǎng)格，然后Dessis模擬器件的工作，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，得

4、到電流、電場等結(jié)果，最后用Inspect把模擬結(jié)果用曲線圖顯示出來，另外也可以用picasso來觀察器件內(nèi)部的電場、電流分布等情況。圖10toolflow窗口8.先選中左側(cè)流程圖中的mydraw圖標(biāo)，在點(diǎn)擊toolsflow菜單欄中的的edit，出現(xiàn)下拉菜單。圖11選中input選項(xiàng)9.選中input項(xiàng)，此時(shí)會出現(xiàn)如下窗口。圖12選中boundary選項(xiàng)10.選中boundary項(xiàng)啟動mydraw窗口。圖13mydraw啟動窗口11可以同時(shí)啟動兩個(gè)mydraw窗口，以便借鑒例子的參數(shù)。12.點(diǎn)擊mydraw窗口菜單欄file項(xiàng)選擇new選項(xiàng)，新建一個(gè)文件。圖14新建文件圖15新建的文件13.新

5、建后右邊作圖區(qū)清空，我們重新畫一個(gè)NMOS的二維截面圖。畫硅基MOS器件的流程一般是：A作出器件所在的體（單晶硅）；B作出柵極下的二氧化硅層；C作出柵極（多晶硅）；D作出各個(gè)接觸點(diǎn)（contact）；E作出表面上方的硅絕緣層（可省略）；F對各個(gè)區(qū)域摻雜。14.選擇要畫的區(qū)域使用的材料。點(diǎn)擊菜單上的“material”，會彈出很多材料供選擇，點(diǎn)擊其中的“Silicon”，選擇器件所在的體為單晶硅，如圖16所示。圖16材料選擇15.選擇左上按鈕中的“AddRectangle”，畫體硅矩形（如圖16）。為了精確定義體硅區(qū)域，我們選中左下選項(xiàng)中的“ExactCoordinates”，如圖17所示。圖1

6、7精確畫圖16.在右邊作圖區(qū)任意拖一個(gè)框，此時(shí)彈出一個(gè)對話框，它會讓你填寫你所畫矩形的精確信息，填寫內(nèi)容如圖18所示。我們可以將邊界坐標(biāo)定義為區(qū)域需要的尺寸大小。圖18襯底尺寸設(shè)置17.確定后，作圖區(qū)出現(xiàn)體硅的圖形，如圖19所示。圖19襯底截面圖18.如果產(chǎn)生的圖形位置不便于觀察，可以選中左邊的“Zoom”按鈕放大觀察，也可以點(diǎn)擊其下面的“ZoomOut”按鈕縮小觀察。如果圖形位置不正，可以點(diǎn)擊菜單中“View”“ZoomReset”，圖形會自動調(diào)整到最佳觀察位置。如果產(chǎn)生的圖形不合適，可以選中左邊的“Delete”按鈕，然后再單擊作圖區(qū)中的圖形塊就可以將該塊刪除。如果想修改區(qū)域邊界，選中左邊

7、的“MovePoint”按鈕，并確?！癊xactCoordinates”項(xiàng)選中。此時(shí)將鼠標(biāo)放在一個(gè)邊界點(diǎn)上，就會彈出一個(gè)對話框（如圖20），此時(shí)可以修改該點(diǎn)坐標(biāo)，修改后區(qū)域形狀也隨之變化。如果想作多邊形，選中左邊的“Multiline”按鈕，在右邊作圖區(qū)拖出多邊形各條邊即可。如果材料選錯(cuò)且已經(jīng)作好了圖形，可以選中左邊的“ChangeMaterial”按鈕，在菜單上的“Material”中重新選擇材料，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)中想要改變材料的區(qū)域，此區(qū)域的材料就被替換了。19.作出體硅區(qū)域后，接著用上述同樣的方法作出柵極下的SiO2和多晶硅柵極，不妨將SiO2邊界坐標(biāo)設(shè)為Left3.5Right6.5TOP

8、-0.8Bottom0，多晶硅邊界坐標(biāo)設(shè)為（Left3.5Right6.5TOP-0.8Bottom-0.5如圖所示。圖20SiO2尺寸設(shè)置圖21多晶硅尺寸設(shè)置圖22做好SiO2和多晶硅的截面圖20.添加接觸點(diǎn)（Contact）作為器件對外的接口電極。點(diǎn)擊坐標(biāo)的“AddContact”按鈕，彈出一個(gè)對話框，將此Contact取名為“substrate”，如圖23所示。21.選中“Set/UnsetContact”按鈕，將鼠標(biāo)放在襯底的表面點(diǎn)一下，可以看見一根紅線添加到了襯底表面，這樣就完成了襯底接觸點(diǎn)的添加如圖24所示。圖23添加substrat接觸點(diǎn)圖24添加substrat接觸點(diǎn)后的結(jié)構(gòu)圖

9、圖25添加source接觸點(diǎn)圖26添加source接觸點(diǎn)后的結(jié)構(gòu)圖圖27添加source接觸點(diǎn)后的圖22.如果想在器件上去掉這個(gè)contact，確保坐標(biāo)下拉框中選擇了要去掉的contact，然后選中“Set/UnsetContact”按鈕，再用鼠標(biāo)點(diǎn)一下作圖區(qū)的該contact即可去掉。23.如果覺得該contact接觸面太大，想縮小長度，首先去掉該contact，然后選中左邊的“AddPoint”按鈕，在源區(qū)表面點(diǎn)出兩個(gè)點(diǎn)，再在這兩個(gè)點(diǎn)之間放置該contact即可，如圖24所示。選中“ExactCoordinates”項(xiàng)同樣可以精確確定這兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。依照上面的方法，我們在柵極上放置“gat

10、e”接觸點(diǎn)作為柵電極，在襯底下邊沿放置“drain”接觸點(diǎn)作為漏電極。圖28添加gate接觸點(diǎn)圖29添加drain接觸點(diǎn)圖30添加接觸點(diǎn)后的結(jié)構(gòu)圖24.點(diǎn)擊MDraw左下角的“Doping”項(xiàng)，就可以進(jìn)入摻雜和建立網(wǎng)格視圖（圖31）。如果還想返回上一步修改結(jié)構(gòu)，可以點(diǎn)“Doping”項(xiàng)上面的“Boundary”項(xiàng)返回結(jié)構(gòu)視圖。我們需要摻雜產(chǎn)生溝道、源區(qū)、漏區(qū)，參照“Id_Vd_curves”的摻雜參數(shù)，摻雜步驟為：A襯底摻雜：摻硼，濃度21017B溝道摻雜：摻磷，濃度11017C源區(qū)摻雜：摻磷，濃度51019E漏區(qū)摻雜：摻磷，濃度51019摻雜視圖中左上角有兩個(gè)按鈕，分別是“AddAnalyt

11、icalP.”和“addConstantP.”。第一個(gè)按鈕是為擴(kuò)散或注入摻雜準(zhǔn)備的，主要用于制作源、漏和溝道，使用的時(shí)候是用鼠標(biāo)拖一根線，雜質(zhì)就會在這根線的單邊或雙邊按一定的衰減分布。第二個(gè)按鈕是為在外延時(shí)就混合雜質(zhì)準(zhǔn)備的，主要用于制作摻雜的襯底。圖31進(jìn)入摻雜和建立網(wǎng)格視圖25.進(jìn)行襯底摻雜。襯底的雜質(zhì)是制作基片或者外延時(shí)就生長的，所以選中“addConstantP.”。確保左邊的“ExactCoordinates”項(xiàng)選中，然后按住鼠標(biāo)在作圖區(qū)隨便拖一個(gè)框，松開鼠標(biāo)時(shí)會彈出一個(gè)對話框，我們填好具體摻雜區(qū)域的材料、邊界坐標(biāo)和濃度，為該摻雜取名“substrate”，如圖32所示。圖32襯底摻雜

12、參數(shù)設(shè)置26.進(jìn)行溝道摻雜。溝道的雜質(zhì)是擴(kuò)散進(jìn)入體硅的。在NMOS中，溝道摻雜在制作好柵極之后，溝道雜質(zhì)是通過摻入源區(qū)的雜質(zhì)橫向擴(kuò)散到柵極下面形成的，因此選中“AddAnalyticalP.”按鈕。確保左邊的“ExactCoordinates”項(xiàng)選中，然后按住鼠標(biāo)在作圖區(qū)隨便拖一條線，松開鼠標(biāo)時(shí)會彈出一個(gè)對話框，我們填好雜質(zhì)材料、源區(qū)摻雜表面的坐標(biāo)（線的起點(diǎn)和終點(diǎn)坐標(biāo)，注意要為后面的襯底接觸摻雜留一定距離）、摻雜濃度、摻雜深度因子（standarddeviation）和橫向擴(kuò)散因子（lateralfactor），為該摻雜取名“channel”，如圖28所示。注意，摻雜深度因子和橫向擴(kuò)散因子需參

13、照mannual中計(jì)算并填寫，也可以先設(shè)一個(gè)粗略值，等產(chǎn)生網(wǎng)格圖像后，根據(jù)圖像顯示再調(diào)整。圖33溝道摻雜參數(shù)設(shè)置27.根據(jù)上面方法，完成其它兩種摻雜，摻雜配置分別如圖34，35所示。最后得到結(jié)果如圖36。注意，給源區(qū)摻雜摻雜時(shí)，深度和橫向擴(kuò)散長度適當(dāng)減小，以免遮蓋了溝道區(qū)。圖34源區(qū)摻雜參數(shù)設(shè)置圖35漏區(qū)摻雜參數(shù)設(shè)置圖36摻雜完成后的結(jié)構(gòu)圖27.摻雜完成后，按左邊的“BuildMesh”按鈕產(chǎn)生離散化網(wǎng)格，同時(shí)還能看到摻雜效果，如圖37所示。這時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生的網(wǎng)格和摻雜似乎誰都不認(rèn)識。這是因?yàn)闆]有定義好離散化網(wǎng)格在器件各個(gè)區(qū)域的格子大小造成的。圖37加入離散化網(wǎng)格的結(jié)構(gòu)圖28.選中左邊的“A

14、ddRefinement”按鈕，確保左邊的“ExactCoordinates”項(xiàng)選中，然后按住鼠標(biāo)在作圖區(qū)隨便拖一個(gè)框，松開鼠標(biāo)時(shí)會彈出配置網(wǎng)格的對話框，就可以設(shè)置網(wǎng)格大小在某個(gè)區(qū)域的最大值和最小值，同時(shí)指定該區(qū)域的范圍。一般來說，摻雜比較復(fù)雜的區(qū)域就應(yīng)該是格子比較細(xì)小的地方，所以我們可以將源、漏、溝道區(qū)的格子設(shè)置較小，如圖38所示。我們還可以根據(jù)需要添加多個(gè)相同或不同區(qū)域的網(wǎng)格大小配置。圖38配置網(wǎng)格對話框29.設(shè)置好格子大小后，再“BuildMesh”一次，圖中紅色區(qū)域?yàn)镹型摻雜，藍(lán)色區(qū)域?yàn)镻型摻雜，顏色越濃摻雜濃度也越高?？梢赃x中左邊的“ShowPalette”項(xiàng)查看圖例。圖39加入精確

15、網(wǎng)格后的結(jié)構(gòu)圖30.保存文件。點(diǎn)擊mydraw菜單中的file菜單，選擇saveall。會出現(xiàn)圖40窗口。圖40保存文件圖41命名文件31.在fiter下的框中*后加上mdr。單擊左側(cè)選中第二項(xiàng)進(jìn)行同樣修改，點(diǎn)擊ok。彈出如下窗口。圖42文件保存32.點(diǎn)擊yes。完成后點(diǎn)dissmiss。文件保存在默認(rèn)文件夾30.關(guān)閉toolflow窗口，雙擊statues圖標(biāo)，點(diǎn)擊cleaneup圖標(biāo)進(jìn)行清楚，再激活文件，點(diǎn)擊process圖標(biāo)，若有錯(cuò)誤，則文件夾變紅。圖43Process進(jìn)行中31.完成后若無錯(cuò)誤，點(diǎn)擊runall按鈕，出現(xiàn)如下窗口點(diǎn)擊yse，等待一段時(shí)間后會自動繪制IdVd曲線。結(jié)果如圖

16、46。到此一個(gè)NMOS就完成了。圖44繪制I-V曲線圖45runall進(jìn)行中圖46Id-Vd曲線注：若中途發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)上有錯(cuò)誤，可以點(diǎn)擊maydraw左邊的“Doping”項(xiàng)上面的“Boundary”項(xiàng)返回結(jié)構(gòu)視圖。圖47返回結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)若不想改變摻雜，則按以下步驟進(jìn)行。1）.點(diǎn)擊doping。進(jìn)入摻雜界面。圖48摻雜界面.點(diǎn)擊flie選項(xiàng)，選擇includecommendfile選項(xiàng)。圖49選擇文件3）.選擇mdr.Cmd點(diǎn)擊ok，若沒有，點(diǎn)擊ok，再點(diǎn)擊cancl，在次打開即可。圖50選擇文件4）.選中mdr.cmd文件，。點(diǎn)擊ok即可。5）.若摻雜后圖像為白色，點(diǎn)擊showrefinement使

17、其處于非選中狀態(tài)即可。圖51加載摻雜文件后體區(qū)為白色圖52showrefinement處于非選中狀態(tài)時(shí)體區(qū)狀態(tài)6）.然后再重新布網(wǎng)格即可。3.修改摻雜項(xiàng)圖51修改摻雜項(xiàng)1）.選擇上圖viewlistofprofiles選項(xiàng)出現(xiàn)如下窗口。圖52修改摻雜參數(shù)2).選擇需要修改的選項(xiàng)，點(diǎn)擊edit即可修改。3）.修改后點(diǎn)擊ok，然后buildmesh即可。4修改網(wǎng)格大小1）.若修改網(wǎng)格大小，則選擇圖47中的listofrefinements，出現(xiàn)如下窗口圖53修改網(wǎng)格大小2).選擇需要修改的選項(xiàng)，點(diǎn)擊edit即可修改。3）.修改后點(diǎn)擊ok，然后buildmesh即可。5.修改參數(shù)時(shí)鼠標(biāo)指針必須放在光標(biāo)處才能修改。6.28布很重要，如果沒做，則進(jìn)行濃度修改后觀察不到變化。7.一些參數(shù)的解釋1）.畫結(jié)構(gòu)時(shí)leftTOP為矩形左上方點(diǎn)坐標(biāo)，rightbottom為右下點(diǎn)坐標(biāo)。2）.襯底摻雜時(shí)，profliename為摻雜區(qū)名稱concentration為摻雜濃度spices為雜質(zhì)類型如下圖第一項(xiàng)為硼，第二項(xiàng)為砷，第四項(xiàng)為磷evaluationwindow為摻雜區(qū)域坐標(biāo)規(guī)則同上。圖54雜質(zhì)類型3）.溝道摻雜時(shí)name為摻雜區(qū)