Методическое пособие 565

# Создаем электроды

deposit material="aluminum" thick=0.04 between="0.25,0.3" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="0.6,0.65" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="1.15,1.2" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="2.25,2.3" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="2.6,2.65" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="3.15,3.2" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="4.25,4.3" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="4.6,4.65" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="5.15,5.2" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="6.4,6.45" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="6.95,7" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="7.32,7.37" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="8.83,8.88" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="9.02,9.07" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="9.25,9.3" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="10.63,10.68" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="10.82,10.87" deposit material="aluminum" thick=0.04 between="11.05,11.1"

# Присваиваем имена электродам electrodes name="vss" X=0.26 Z=-0.01 electrodes name="vss" X=0.61 Z=-0.01 electrodes name="vss" X=2.26 Z=-0.01 electrodes name="vss" X=4.26 Z=-0.01 electrodes name="vss" X=4.61 Z=-0.01 electrodes name="vss" X=8.84 Z=-0.01 electrodes name="vee" X=3.16 Z=-0.01 electrodes name="vee" X=9.26 Z=-0.01 electrodes name="vee" X=10.64 Z=-0.01 electrodes name="vgg" X=2.9 Z=-0.02 electrodes name="vgg" X=4.9 Z=-0.02 electrodes name="vgg" X=6.7 Z=-0.02 electrodes name="vdd" X=6.96 Z=-0.01 electrodes name="vdd" X=7.35 Z=-0.01

electrodes name="vdd" X=11.06 Z=-0.01 electrodes name="node1" X=0.9 Z=-0.01 electrodes name="node1" X=5.16 Z=-0.01 electrodes name="node1" X=6.41 Z=-0.01 electrodes name="node1" X=10.83 Z=-0.01 electrodes name="node2" X=1.16 Z=-0.01 electrodes name="node2" X=2.61 Z=-0.01 electrodes name="node2" X=9.03 Z=-0.01

90

#Сохраняем структуру и выводим ее на экран export structure=6bikmop_res.str tonyplot 6bikmop_res.str

#Переходим в victorydevice и задействуем все ядра go victorydevice simflags="-P all"

#Загружаем структуру

mesh infile="6bikmop_res.str" width=0.1

#Указываем затвор из поликремния n-типа contact name=gate n.poly

contact name=vee current

#Задаем емкость на стоке (pF/um)

contact name=vee cap=3.4515e-17 resis=1e15

#Используем метод Ньютона method newton autonr trap

#Задаем питание схемы

solve init solve previous

solve vvdd=0.01

solve vstep=0.1 vfinal=5 name=vdd

#Сохраняем log-файл и начинаем расчет log outf=6bikmop_res_log.log master

solve vvgg=0 ramptime=1e-20 dt=1e-20 tstop=1e-20

#Переходный режим

solve vvgg=2 ramptime=2e-11 dt=8e-13 tstop=2e-11 solve vvgg=2 ramptime=8e-11 dt=1e-11 tstop=1e-10 solve vvgg=0 ramptime=2e-11 dt=8e-13 tstop=1.2e-10 solve vvgg=0 ramptime=8e-11 dt=1e-11 tstop=2e-10

# Выводим log-файл на экран

tonyplot 6bikmop_res_log.log -set tran_v.set quit

Готовый инвертор на БиКМОП с нагрузочными сопротивлениями показан на рис. 39, его ВАХ показана на рис. 40.

91

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном учебном пособии в среде TCAD были рассмотрены три кода примеров различных структур с пошаговым описанием технологии моделирования, далее был создан диффузионный резистор по технологии 0,18 мкм и получена его ВАХ. Также был создан MIM конденсатор по технологии 0,18 мкм и получена его ВФХ. Дальше был сделан диод Шоттки по технологии 0,18 мкм и получена его ВАХ, после чего была сделана эквивалентная схема диода. Для создания эквивалентной схемы диоды были взяты два диффузионных резистора сделанные по технологии 0,18 мкм и два MIM конденсатора, которые тоже сделаны по технологии 0,18 мкм, после чего была получена ВАХ. После чего были сделаны два маломощных МОП-транзистора n- и p-типа по технологии 0,18 мкм, были получены их выходные и передаточные характеристики. Моделировался маломощный МОП-транзистор n-типа с сопротивлением на стоке, в качестве сопротивления был взять диффузионный резистор, выполненный по технологии 0,18 мкм и получена ВАХ. Также был сделан биполярный npn транзистор по технологии 0,18 мкм и получена его ВАХ.

Был сделан инвертор на КМОП. Для этого взят один маломощный МОПтранзистор n-типа сделанный по технологии 0,18 мкм и один маломощный МОП-транзистор p-типа сделанный по технологии 0,18 мкм, после чего соединены между собой и была получена переходная характеристика.

Сделан инвертор на БиКМОМ. Для этого были взяты транзисторы как для инвертора на КМОП и еще два биполярных npn транзистора, сделанный по технологии 0,18 мкм и все четыре транзистора были соединены между собой, после чего была получена переходная характеристика, потом временной анализ. Для создания инвертора на БиКМОП с нагрузочными сопротивлениями были взяты четыре МОП-транзистора сделаны по технологии 0,18 мкм (три n-типа, один p-типа). Два биполярных npn транзистора сделаны по технологии 0,18 мкм. Все транзисторы были соединены между собой и получен временной анализ.

93

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Зыков, Д. Д. Системы автоматизированного моделирования и проектирования технологических процессов и технологических маршрутов производства СВЧ МИС, оптимизация производства (основы САПР Synopsys TCAD): учеб. пособие / Д. Д. Зыков, К. Ю. Осипов. - Томск: В-Спектр, 2010. – 76 с.

2.The International Technology Roadmap for Semiconductors Official Site [Электронный ресурс] – Режим доступа: http :// www . itrs . net.

3.Рябов, Н. И. Методическое пособие к выполнению курсового проекта по дисциплине «Электроника и электротехника» / Н. И. Рябов. – М.: МИЭМ НИУ ВШЭ, 2009. – 69 с.

4.Androula, G. N. Direct Al-Imprinting Method for Increased Effective Electrode Area in MIM Capacitors / G. N. Androula // IEEE Transactions on Electron Devices. – 2015. - № 65. P. 745 - 750.

5.Солодуха, В. А. Повышения устойчивости структур диодов Шоттки

сохранным кольцом к разрядам статического электричества / В. А. Солодуха // Вестник полоцкого государственного университета. Серия C. Минск: БГУИР, 2015. С. 72 - 82.

6.Головатый, Ю. П. Основы полупроводниковой электроники / Ю. П. Головатый - Калуга: Калужский филиал МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006 - 87 с.

7.Красников, Г. Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов: в 2 ч. / Г. Я. Красников. - М.: Техносфера, 2004. - Ч. 2. - 535 с.

8.Корнеева, Т. П. Изучение работы биполярного транзистора: лабораторная работа № 3.7 / Т. П. Корнеева. – М.: СУНЦ МГУ — Школа им. А. Н. Колмогорова, 2011. - 12 c.

9.Строгонов, А. В. Проектирование топологии КМОП заказных БИС / А. В. Строгонов // Компоненты и технологии. - 2007. - № 30. - С. 53 - 58.

10. Гевондян, К. Т. Электронные ключи: методическое пособие / К. Т. Гевондян. – М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. - 14 c.

11.Арсентьев А.В. Математическое моделирование технологических процессов и интегральных схем: лабораторный практикум: учеб. пособие [Электронный ресурс] / А. В. Арсентьев, Е. Ю. Плотникова. – Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2016.

12.Арсентьев А.В. Методы математического моделирования: лабора-

94

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие……………………………………………………………………... 3 Введение…………………………………………………………………………. 4 Пример 1…………………………………………………………………………. 6 Пример 2…………………………………………………………………………. 17 Пример 3…………………………………………………………………………. 26

1.Моделирование структуры и ВАХ / ВФХ………………………………….. 41

1.1.Резистор на заданном материале……………………………………….. 41

1.2.Конденсатор на заданном материале…………………………………... 44

2.Диод заданного вида……………………………………………………......... 47

2.1.Эквивалентная схема диода………………………………..................... 49

3.МОП-транзисторы p- и n-типа проводимости заданного вида……………. 53

3.1.ВАХ (выходная и передаточная) транзистора n-типа………………… 57

3.2.ВАХ (выходная и передаточная) транзистора p-типа……………….. 59

3.3. Моделирование МОП-транзисторов с сопротивлением на стоке…… 61

4.Биполярный транзистор заданного вида. Характеристика……………….. 66

5.Инвертор на КМОП………………………………………………………….. 70

5.1.Переходная характеристика…………………………………………….. 73

6.Инвертор на БиКМОП………………………………………………………. 76

6.1.Переходная характеристика………………………………………......... 81

6.2.Временной анализ………………………………………….................... 83

6.3.Схема инвертора на БиКМОП с нагрузочными сопротивлениями….. 84

Заключение………………………………………………………………………. 93 Библиографический список…………………………………………………….. 94

95

Учебное издание

Плотникова Екатерина Юрьевна Арсентьев Алексей Владимирович Винокуров Александр Александрович

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ИИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Редактор Г. В. Биндюкова

Подписано в печать 15.07.2020.

Формат 60х84 1/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. 5,6. Тираж 350 экз. Заказ № 51.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

Участок оперативной полиграфии издательства ВГТУ 394026 Воронеж, Московский просп., 14

96