silvaco学习日记（三）--nMOS工艺仿真详细过程

在这之前作者一直认为silvaco是一个像是其他的编辑器一样根据代码写东西的编译器，但其实不是，我的思想被之前用过的传统编译器所束缚，silvaco其实是一个交互式的软件，因此我们不用特意进行语言的记忆与理解，当然这些都是我在进行了工艺仿真之后才得出的结论，由于工艺仿真更加贴近实际的器件，因此以后大概率使用工艺仿真。
这边文章比较长，但我个人认为讲的还是比较详细，新手同学可以看下，同时欢迎大家交流。
我们还是先来看代码，但是不同的是这次会介绍怎么进行交互操作，个人认为这才是silvaco的正确使用方式。

go athena
#
line x loc=0.00 spac=0.05
line x loc=0.1 spac=0.02
line x loc=0.35 spac=0.01
line x loc=0.6 spac=0.1
#
line y loc=0.00 spac=0.002
line y loc=10 spac=1init silicon c.boron=1.0e17 orientation=100 two.d# sacrificial "cleaning" oxide
diffus time=20 minutes temp=1000 dryo2 # vt adjust implant
implant boron dose=1.0e11 energy=30 tilt=0 rotation=0 crystal strip oxide
# gate oxide grown here
diffus time=10 minutes temp=945 dryo2 deposit polysilicon thick=0.2 divisions=10 etch polysilicon left p1.x=0.35 diffus time=3 minutes temp=900 weto2 implant phosphor dose=2.0e14 energy=11 tilt=0 rotation=0 crystal deposit oxide thick=0.12 divisions=8 etch oxide dry thick=0.12 implant arsenic dose=4.0e15 energy=28 tilt=0 rotation=0 crystal diffus time=1 minutes temp=900 nitro # pattern s/d contact metal
etch oxide left p1.x=0.1 etch oxide start x=0.357 y=-0.15
etch cont x=0.60 y=-0.15
etch cont x=0.60 y=-0.30
etch done x=0.357 y=-0.30 deposit aluminum thick=0.1 divisions=20 etch aluminum start x=0.35 y=0.10
etch cont x=0.10 y=0.10
etch cont x=0.10 y=-0.40
etch done x=0.35 y=-0.40 structure mirror rightelectrode name=gate x=0.50 y=-0.20
electrode name=source x=0.05 y=0.00
electrode name=drain x=1.15 y=0.00
electrode name=substrate backside structure outfile=nMOS_athena.str
quit

首先，我们先捋一下怎么进行工艺仿真，也就是说工艺仿真的几个主要部分。
分别是：
1.Initial geometry
2.Save and load
3.Process steps:
deposition
ion implantation
etching
diffusion
photo process
epitaxial
4.Electrode
electrode define
5.result analysis
extract
tonyplot
以上就是在进行工艺仿真时需要进行的几个步骤，工艺仿真时，对于MOS这种对称的器件，我们一般只仿真一半，然后进行镜像就可以了。当然为了让工艺仿真更加的直观，我们可以使用silvaco的一个特殊的功能来看每一个步骤下的器件是什么样子的。具体操作是在edit->preferences->history settings->length将这个值调成最大的999.

这样我们就可以保证每一步都可以看到器件的情况。
接下来的操作基本都是在一下的界面进行选择的

那么开始定义网格，我们选中

之后就会出现这个界面，在这我们进行网格的描述

可以看到我们所写的语句是上面比较密下面比较稀疏的。写进去之后：

然后进行初始材料的定义

我们选择使用硼进行掺杂，掺杂浓度为1e17，并且选择二维掺杂模型

然后我们对这一段程序设置断点开始仿真，看下会出现什么

此时整个材料为以下整个情况

之后就是将整个硅片放到1000℃的干氧中20分钟，这一步我认为是与其让硅在自然环境下进行氧化，不如直接放到氧气环境中，这样可以将氧化层生长的比较均匀有利于之后的去除氧化层。
先设置时间和温度：

然后选择干氧：

这时候器件就变成下图所示的样子：

可以看到有明显的一层氧化层，而且在Y轴的0下面还有一些硅片被占用。
然后进行硼的离子注入，这一步的目的是降低器件表面处的掺杂浓度，这样可以降低器件的阈值电压：

使用硼的浓度为1e11/cm2，使用的离子的能量为30Kev，注入离子束与晶圆法线的角度为0，注入离子束和仿真面（器件剖面）的角度为0，这个语句的意思就是垂直打进去。
这时界面处的语句为：

器件此时的情况为：

与上一个图片相比看起来没有什么区别，但是当我们对掺杂浓度进行作图，我们可以明显的看出区别：

根据图像我们可以看到，最右边的表面掺杂浓度明显比前面两个的表面掺杂浓度低一些，因此阈值电压更低，更容易形成反型层。
这时，我们降低掺杂浓度的目的已经达到了，且氧化层有一些掺杂，而我们在制作MOS的时候不希望氧化层有掺杂，所以将氧化层去掉
这里我们使用的语句是：

strip oxide

根据silvaco的用户手册，strip 的作用是将某种材料去掉。
然后我们再长一层二氧化硅。

我们还是使用干氧，但是这时通氧时间为10分钟，温度为945℃。
此时器件为：

左边为没有氧化层，右边为有氧化层
然后开始淀积多晶硅：

将多晶硅的厚度设置为0.2微米，同时将格子数设置为10，这个10个格子的意思为对0.2微米的多晶硅进行横向分割，因此竖着的线是根据已经设置好的继承上去的。
因此可以看到格子为：

然后我们将x=0.35以左的多晶硅刻蚀掉：

我们继续看此时的器件情况：

之后我们将器件放到湿氧中进行氧化，时间3分钟，温度为900℃

此时器件为：

可以看到整个器件的表面都包围了一层氧化层
然后进行P型区的掺杂，我们将离子的浓度设置为2e14/cm2，离子的能量为11Kev垂直打向硅片。

此时我们可以看到器件为：

与之前相比多了一个P型掺杂区
我们再生长一层比较厚的氧化层将多晶硅保护起来

这时我们可以看到，整个器件的氧化层是比较厚的，并且多晶硅上也有氧化层

因此，我们将氧化层减少0.12微米，并且保持拐角处不变

对比可知：

下面对多晶硅进行掺杂来保证多晶硅和衬底有比较小的功函数差，同时改变其导电性，这里选择先使用砷进行掺杂，然后用氮气进行退火

这是可以看到，相比于之前，多晶硅的掺杂浓度变高

同时P型区的掺杂浓度也变高

但是多晶硅的内部掺杂浓度和衬底处的掺杂浓度差距仍比较大，因此，用氮气进行退火

此时，我们可以看到浓度曲线为：

然后刻蚀掉一些氧化层，空出的位置用来生长电极

需要注意的是，在刻蚀任意形状的时候，点必须按照顺时针或者按照逆时针

然后沉积一层铝电极

刻蚀掉多余部分的铝电极

使器件镜像

structure mirror right

给电极起名，并设置输出文件


electrode name=gate x=0.50 y=-0.20
electrode name=source x=0.05 y=0.00
electrode name=drain x=1.15 y=0.00
electrode name=substrate backside
structure outfile=nMOS_athena.str

最后的结果为

我们将器件改为真实的比例

以上就是工艺仿真的nMOS

silvaco学习日记（三）--nMOS工艺仿真详细过程相关推荐

JavaScript学习（三十八）—面向过程与面向对象
JavaScript学习(三十八)-面向过程与面向对象一.程序设计语言中的两大编程思想:面向对象.面向过程 (一).面向过程就是指完成某个需求的时候,先分析出完成该需求时所需要经历的步骤有哪些,然 ...
Quartus II从建工程、绘图、编译到仿真详细过程
1.建工程文件存放路径.先在某个盘下新建一个存放工程的文件夹,名字最好用英文,不要出现空格. 2.新建工程.打开Quartus II软件(我用的是9.1版本),File-->New Projec ...
MYSQL学习日记(三)
1. 多表关联查询 1. 内连接标准语法: select * from 表1 inner join 表2 on 关联条件; 两个表中所有符合关联条件的两条数据,就拼接成一个数据,作为本次查询的一条结 ...
silvaco学习日记（八）--对界面电荷问题的解决
在之前的仿真中,我一直致力于改变碳化硅与二氧化硅之间的界面电荷密度的值来观察阈值电压与开启电阻之间的关系.由于感觉界面电荷全是电子,因此P-IGBT应该会出现不一样的结果. 器件结构代码如下: go ...
Python学习日记(三十四) Mysql数据库篇二
外键(Foreign Key) 如果今天有一张表上面有很多职务的信息我们可以通过使用外键的方式去将两张表产生关联这样的好处能够节省空间,比方说你今天的职务名称很长,在一张表中就要重复的去写这个职务 ...
Python学习日记(三十三) Mysql数据库篇一
背景 Mysql是一个关系型数据库,由瑞典Mysql AB开发,目前属于Oracle旗下的产品.Mysql是目前最流行的关系型数据库管理系统之一,在WEB方面,Mysql是最好的RDBMS(Relat ...
Silverlight学习日记(三)
初学Silverlight记录下一些基础知识: 应用程序生存期管理你可以在应用程序生存期的以下各点向应用程序类添加代码: 1.应用程序类构造函数: 您可以向应用程序类构造函数添加代码,以执行基本初始 ...
Python学习日记(三十) Socket模块使用
Socket(套接字) 套接字是一个抽象层,应用程序可以通过它发送或接收数据,可对其进行像文件一样的打开.读写和关闭等操作.套接字允许应用程序将I/O插入到网络中,并与网络中的其他应用程序进行通信.网 ...
Python学习日记(三十一) 黏包问题
import subprocessres = subprocess.Popen('dir',shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PI ...
Python学习日记(三十二) hmac检验客户端的合法性和socketsever模块
Hmac模块其实这个模块类似hashlib模块,它能将一些重要的信息通过算法加密成密文,让信息更具有安全性. 关于hmac加密算法的了解:它的全名是哈希运算消息认证码(Hash-based Mess ...

silvaco学习日记（三）--nMOS工艺仿真详细过程

silvaco学习日记（三）--nMOS工艺仿真详细过程相关推荐

最新文章

热门文章