半導體工藝實驗報告

南通大學電子信息學院實驗報告冊實驗名稱：半導體專業(yè)實驗班級：集成091姓名：楊龍龍學號：09110020722011——2012年第二學期MOS程序設計實驗與結(jié)論分析一實驗目的：設計0.5umNMOS;在不同的工藝參數(shù)下仿真NMOSI-V特性曲線。仿真軟件：SilvacoTCAD實驗內(nèi)容：基本的MOS從ATLAS界面模擬了Id/Vgs曲線和提取的電壓以及其他的SPICE參數(shù)。這個實驗表明：在ATHENA中的MOS晶體管工藝仿真；ATHENA與ATLAS之間的無接縫界面轉(zhuǎn)換；當Vds=-0.1V時生成簡單的Id/Vgs曲線；對Vt提取IV曲線參數(shù)。在文件最后的提取語句是用來衡量閾值電壓和其他SPICE參數(shù)的。從提取語句得到的結(jié)果將會在輸出語句中，保存到一個叫results.final并有選擇性的在優(yōu)化使用。在MOS器件提取中一項有特別用途的操作是abs（）。他取變量的絕對值，可以用在所有PMOS和NMOS提取中。四、實驗步驟：1、改變阱濃度的影響（1）、在ATHENA中，將阱注入計量由原來的8e12cm-2改為8e10cm-2、8e14cm-2#p-wellimplantimplantborondose=8e12energy=100pears（2）、保存并重新進行仿真；（3）、保存仿真所得的器件結(jié)構(gòu)以及圖形。表7.1改變阱濃度所得器件結(jié)構(gòu)及曲線參數(shù)條件器件剖面圖柵極特性曲線輸出I—V特性8e10cm-28e12cm-28e14cm-2表7.2提取參數(shù)參數(shù)條件結(jié)深Xj/（um）N++區(qū)方塊電阻1dd區(qū)方塊電阻溝道表面濃度長溝閾值電壓VthIdmax8e10cm-20.45114128.94931718.532.25351e160.3401090.2151760.0001238e10cm-20.17414729.09562177.243.76479e160.609030.5331994.308e-58e14cm-20.09042630.073510732.11.84875e182.996192.677271.700e-5由表7.1，表7.2可看出，隨著阱濃度的增加，結(jié)深逐漸降低，n++區(qū)方塊電阻緩慢增加，1dd區(qū)方塊電阻，溝道表面濃度，長溝道閾值電壓及閾值電壓都迅速增加，Idmax迅速下降。當阱濃度為8e14cm-3時，器件的I—V特性曲線圖已失效。2、改變柵氧化層厚度對閾值電壓的影響（1）在ATHENA中，將氧化時間由原來的time=11改為time=8、time=18d#gateoxidegrownhere:-iffustime=11temp=925dryo2press=1.00hcl=3（2）、保存并重新進行仿真；（3）、保存仿真所得的器件結(jié)構(gòu)以及圖形。參數(shù)條件器件剖面圖柵極特性曲線輸出的I-V特性5e12cm-25e15cm-25e17cm-2表7.3改變源/漏濃度所得的器件結(jié)構(gòu)及曲線表7.4提取參數(shù)參數(shù)條件結(jié)深Xj/（nm）N++區(qū)方塊電阻1dd區(qū)方塊電阻溝道表面濃度長溝閾值電壓1dvt閾值電壓VthIdmax5e12cm-20.090426930.073510732.11.84875e182.996190.5279564.123e-55e15cm-20.17414729.09562177.243.76479e160.609030.5331994.308e-58e17cm-20.4128024.741271401.123.76399e160.66090290.5319054.529e-5由表7.3，表7.4得出，隨著源/漏極注入濃度增加，結(jié)深有明顯的提高，Idmax，閾值電壓無明顯變化；當注入濃度從5e12cm-2增加時，Idd區(qū)方塊電阻，溝道表面濃度明顯提高，n++區(qū)方塊電阻，長溝閾值電壓1dvt急劇下降；當注入濃度從5e15cm-2增加到8e17cm-2時，n++區(qū)方塊電阻，Idd區(qū)方塊電阻又明顯下降，閾值電壓，溝道表面濃度基本無變化。3、改變調(diào)整閾值電壓的注入濃度的影響（1）、在ATHENA中，將閾值電壓調(diào)整的注入劑量由原來的9.5e11cm-2改為9.5e10cm-2、9.5e12cm-2#vtadjustimplant（implantborondose=9.5e11energy=10pearson（2）、保存并重新進行仿真；（3）、保存仿真所得的器件結(jié)構(gòu)以及圖形。表7.5改變閾值電壓調(diào)整注入濃度所得的器件結(jié)構(gòu)及曲線參數(shù)條件器件剖面圖柵極特性曲線輸出的I-V特性9.5e10cm-29.5e11cm-29.5c12cm-2表7.6提取參數(shù)參數(shù)條件結(jié)深Xj/（nm）N++區(qū)方塊電阻1dd區(qū)方塊電阻溝道表面濃度長溝閾值電壓1dvt閾值電壓VthIdmax9.5e10cm-20.17426529.09132069.441.71643e160.3391630.2579379.18364e-59.5e11cm-20.17414729.09562177.243.76479e160.609030.5331994.30803e-59.5e12cm-20.17297729.13923497.52.49921e171.867432.1708118.24883e-5由表7.5，7.6得出，隨著閾值電壓調(diào)整的注入濃度增加，結(jié)深，n++區(qū)方塊電阻無明顯變化，Idmax明顯下降，1dd區(qū)方塊電阻，溝道表面濃度，長溝閾值電壓及閾值電壓明顯增加。改變快速熱退火溫度的影響在ATHENA中，將快速熱退火溫度由原來的900℃改為800℃，850℃，900℃，950℃，1000℃，1100℃MethodFermicompressDiffusetimetemp=900nitropress=1.0(2)保存并重新進行仿真（3）保存仿真所得的器件結(jié)構(gòu)以及圖形表7.7該變快速熱退火濃度所得的器件結(jié)構(gòu)及曲線參數(shù)條件器件剖面圖柵極特性曲線輸出的I—V特性850℃C900℃950℃1000℃1100℃表7.8提取參數(shù)參數(shù)條件結(jié)深Xj/（nm）N++區(qū)方塊電阻1dd區(qū)方塊電阻溝道表面濃度長溝閾值電壓1dvt閾值電壓VthIdmax800℃0.17407838.35712211.391.5448e160.6118000.5354134.12783e-5850℃0.17408933.02382196.782.40968e160.6118680.5354124.29787e-5900℃0.17414729.09562177.243.76479e160.6090300.5351994.30803e-5950℃0.17442325.01912118.226.05048e160.6009250.5244554.37633e-51000℃0.17668021.34941816.139.55501e160.5910550.5085554.53506e-51100℃0.25269416.109866.20859.18710e160.5677220.4430196.70199e-5退火這步工藝的目標是激活高百分比的雜質(zhì)而同時使殘余的缺陷和再分布減小至最低限度。提高退火溫度增加了結(jié)深。由表7.7，7.8得出，隨著退火溫度的增加，結(jié)深，溝道表面濃度及Idmax緩慢增加，n++區(qū)方塊電阻，長溝閾值電壓及閾值電壓緩慢下降。通過上面分析，列出整個分析表如表7.9所示：表7.9各參數(shù)變化比較分析參數(shù)工藝條件結(jié)深N++區(qū)方塊電阻Idd區(qū)方塊電阻溝道表面濃度長溝道閾值電壓閾值電壓