Методическое пособие 565

#1 строка: физические характеристики подложки: материал – кремний, легированный бором;

#2 строка: задание структуры (2D режим) с начальной толщиной подложки

1,05 мкм

#3 строка: численные параметры расчета технологического процесса – разрешение при моделировании

init material="silicon" rot.sub=45 c.boron=1e14 \ from=-0.05 to=1 depth=0.5 gasheight=0.5 \ resolution="0.01,0.01"

#Задаем настройки сетки моделирования

#по оси Х:

line Z loc=0.5 spac=0.1

#Формируем сильнолегированную область путем имплантации мышьяка deposit material="photoresist" thick=0.4

etch DRY material="photoresist" thick=0.4 between="0.28,0.42" etch DRY material="photoresist" thick=0.4 between="0.78,0.92" implant arsenic dose=2.45e15 energy=11

strip resist

diffuse time=10 temp=900

#наносим слои «металл-диэлектрик-металл»

deposit material="oxide" thick=0.002

deposit material="aluminum" thick=0.015 between="0,0.19" deposit material="aluminum" thick=0.015 between="0.5,0.69"

50

deposit material="oxide" thick=0.0011 max

deposit material="aluminum" thick=0.015 between="0.01,0.2" deposit material="aluminum" thick=0.015 between="0.51,0.7" deposit material="oxide" thick=0 max

# Создаем электроды

etch DRY material="oxide" thick=0.1 between="0.26,0.27" etch DRY material="oxide" thick=0.1 between="0.43,0.44" etch DRY material="oxide" thick=0.1 between="0.76,0.77" etch DRY material="oxide" thick=0.1 between="0.93,0.94" deposit material="aluminum" thick=0 max

# Присваиваем имена электродам

electrodes name="anode" X=0.01 Z=-0.01 electrodes name="anode" X=0.265 Z=-0.01 electrodes name="anode" X=0.51 Z=-0.01 electrodes name="node" X=0.19 Z=-0.03 electrodes name="node" X=0.435 Z=-0.01 electrodes name="node" X=0.69 Z=-0.03 electrodes name="node" X=0.765 Z=-0.01 electrodes name="cathode" X=0.935 Z=-0.01

#Сохраняем структуру и выводим ее на экран export structure=2equivalent_diode.str tonyplot 2equivalent_diode.str

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

#Загружаем структуру

mesh inf=2equivalent_diode.str width=0.1

#Задаем модель, работу выхода на аноде и подключаем для расчета метод Ньютона

model conmob fldmob srh auger bgn contact name=anode workf=4.97 method newton

#Задаем смещение

solve init solve previous

#Сохраняем log-файл и начинаем расчет log outfile=2equivalent_diode_log.log

solve vanode=0.05 vstep=0.05 vfinal=1 name=anode solve vstep = 0.5 vfinal = 5.5 name = anode

log off

#Выводим на экран log-файл

tonyplot 2equivalent_diode_log.log -set 1de_log.set quit

51

Готовая схема эквивалентного диода показана на рис. 25, на рис. 26 – ее

ВАХ.

Рис. 25. Структура эквивалентной схемы диода

Рис. 26. ВАХ эквивалентной схемы диода

52

3. МОП-ТРАНЗИСТОРЫ P- И N-ТИПА ПРОВОДИМОСТИ ЗАДАННОГО ВИДА

По технологии 0,18 мкм разрабатываются МОП-транзисторы n- и p-типа в кремневой подложке. Для создания МОП-транзистора n-типа необходимо в кремниевой подложке p-типа (бор) сделать два кармана n+-типа. Для создания МОП-транзистора p-типа необходимо в кремниевой подложке n-типа (фосфор) сделать два кармана p+-типа. Максимальное рабочее напряжение на затворе у двух транзисторов составляет 1,98 В, а пороговое напряжение равно 0,6 В. Регулирование тока в МОП-транзисторе происходит за счет изменения проводящего канала с помощью электрического поля, образованного от приложенного на затвор потенциала [7].

Листинг программы для расчета МОП-транзистора n-типа:

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

#1 строка: физические характеристики подложки: материал – кремний, легированный бором;

#2 строка: задание структуры (2D режим) с начальной толщиной подложки

1,5 мкм

#3 строка: численные параметры расчета технологического процесса – разрешение при моделировании

init material="silicon" rot.sub=45 c.boron=1e14 \ from=0 to=1.5 depth=0.5 gasheight=1 \ resolution="0.01,0.01"

#Задаем настройки сетки моделирования

#по оси Х:

53

# Создаем карманы n+-типа

deposit material="photoresist" thick=0.4

etch DRY material="photoresist" thick=0.34 between="0.52,0.74" etch DRY material="photoresist" thick=0.34 between="1.05,1.26" implant phos dose=5e16 energy=11

strip resist

# Создаем карман р+-типа

deposit material="photoresist" thick=0.4

etch DRY material="photoresist" thick=0.3 between="0.24,0.29" implant boron dose=3e18 energy=10

strip resist

diffuse time=10 temp=900

#Создаем изолированный поликремневый затвор у транзисторов deposit material="oxide" thick=0.01 between="0.81,0.99" deposit material="polysilicon" thick=0.04 between="0.81,0.99" deposit material="Si3N4" thick=0 between="0.79,0.81" max deposit material="Si3N4" thick=0 between="0.99,1.01" max deposit material="oxide" thick=0.04 between="0.75,1.05"

#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"

# Присваиваем имена электродам

electrodes name="substrate" X=0.27 Z=-0.01

54

electrodes name="source" X=0.62 Z=-0.01 electrodes name="drain" X=1.17 Z=-0.01 electrodes name="gate" X=0.9 Z=-0.02

# Сохраняем структуру и выводим ее на экран export structure=3transistors_n.str tonyplot 3transistors_n.str

quit

Готовая структура МОП-транзистора n-типа показана на рис. 27.

Рис. 27. Структура МОП-транзистора n-типа, выполненного по технологии 0,18 мкм

Листинг программы для расчета МОП-транзистора р-типа:

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

#1 строка: физические характеристики подложки: материал – кремний, легированный фосфором;

#2 строка: задание структуры (2D режим) с начальной толщиной подложки

1,5 мкм

#3 строка: численные параметры расчета технологического процесса – разрешение при моделировании

init material="silicon" rot.sub=45 c.phos=1e14 \ from=0 to=1.5 depth=0.5 gasheight=1 \ resolution="0.01,0.01"

#Задаем настройки сетки моделирования

#по оси Х:

55

# Создаем карманы p+-типа

deposit material="photoresist" thick=0.4

etch DRY material="photoresist" thick=0.34 between="0.6,0.71" etch DRY material="photoresist" thick=0.34 between="1.09,1.2" implant boron dose=1e16 energy=6

strip resist

# Создаем карман n+-типа

deposit material="photoresist" thick=0.4

etch DRY material="photoresist" thick=0.36 between="0.24,0.29" implant phos dose=1e16 energy=10

strip resist

56

diffuse time=10 temp=900

#Создаем изолированный поликремниевый затвор у транзисторов deposit material="oxide" thick=0.01 between="0.81,0.99" deposit material="polysilicon" thick=0.04 between="0.81,0.99" deposit material="Si3N4" thick=0 between="0.79,0.81" max deposit material="Si3N4" thick=0 between="0.99,1.01" max deposit material="oxide" thick=0.04 between="0.75,1.05"

#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"

# Присваиваем имена электродам

electrodes name="substrate" X=0.27 Z=-0.01 electrodes name="source" X=0.62 Z=-0.01 electrodes name="drain" X=1.17 Z=-0.01 electrodes name="gate" X=0.9 Z=-0.02

# Сохраняем структуру и выводим ее на экран export structure=3transistors_p.str tonyplot 3transistors_p.str

quit

Готовая структура МОП-транзистора p-типа показана на рис. 28.

Рис. 28. Структура МОП-транзистора p-типа, выполненного по технологии 0,18 мкм

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

Ниже приведен код для получения выходной и передаточной характеристики МОП-транзистора n-типа.

Листинг программы для расчета ВАХ МОП-транзистора n-типа:

57

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

#Загружаем структуру

mesh infile = 3transistir_n.str width=0.1

#Указываем затвор из поликремния n-типа, задаем модель и метод расчета contact name=gate n.poly

models cvt srh auger bgn impact selb p.min=1e7

method bicgst ilup pc.fill_ratio=3.0 cx.tol=1.0e-6

#Задаем смещение на затворе

solve init

solve vgate=1.98

#Сохраняем log-файл и начинаем расчет log outf=3transistir_n_1log.log

solve vdrain = -0.1 vstep = 0.3 vfinal = 4 name = drain log off

#Выводим log-файл на экран

tonyplot 3transistir_n_1log.log

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

#Загружаем структуру

mesh infile = 3transistir_n.str width=0.1

#Указываем затвор из поликремния n-типа, задаем модель и метод расчета contact name=gate n.poly

models cvt srh auger bgn impact selb p.min=1e7

method bicgst ilup pc.fill_ratio=3.0 cx.tol=1.0e-6

#Задаем смещение на стоке

solve init

solve vdrain=0.001

#Сохраняем log-файл и начинаем расчет log outf=3transistir_n_2log.log master

solve vgate=-1 vstep=0.01 vfinal=-0.2 name=gate log off

#Выводим log-файл на экран

tonyplot 3transistir_n_2log.log quit

Готовые ВАХ МОП-транзистора n-типа показаны на рис. 29.

58

а

б

Рис. 29. ВАХ МОП-транзистора n-типа, выполненного по технологии 0,18 мкм: а – выходная характеристика; б – передаточная характеристика

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

Ниже приведен код для получения выходной и передаточной характеристики МОП-транзистора р-типа.

Листинг программы для расчета ВАХ МОП-транзистора р-типа:

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

#Загружаем структуру

mesh infile = 3transistors_p.str width=0.1

59