1、集成電路器件與工藝集成電路器件與工藝CAD 第三講（解注版）第三講（解注版） 北京大學(xué)深圳研究生院 林信南 北京大學(xué)深圳研究生院 林信南 使用說明 A. 本文為第三講內(nèi)容提供詳細(xì)解注 B. 完成下列任務(wù)前，禁止禁止閱讀本文 閱讀第三講（面授版） 獨(dú)立或討論完成面授版使用練習(xí)及課后報(bào)告 C. 對于網(wǎng)絡(luò)上獲得本課程資料的學(xué)習(xí)者 遵守說明B將獲得更好的學(xué)習(xí)效果 在無人可討論，思考半小時(shí)仍無法進(jìn)行使用練 習(xí)時(shí)，可以跟隨本文使用練習(xí)指導(dǎo)進(jìn)行操作 D. 完成課后報(bào)告后，請閱讀本文以加深理解 Sentaurus使用練習(xí)1 分四組，助教發(fā)放練習(xí)用雙柵模擬文件 將練習(xí)文檔放入工作目錄，并調(diào)出 每位同學(xué)由頭至尾進(jìn)

2、行一次雙柵模擬練習(xí) 把雙柵器件改為SOI器件 分別把Tox、Tsi變?yōu)樵瓉?倍進(jìn)行模擬 把柵長變?yōu)樵瓉?/2進(jìn)行模擬，比較結(jié)果 大家可以得到什么結(jié)論 練習(xí)1步驟演示1 開啟Sentaurus 點(diǎn)Project- 點(diǎn)New- 點(diǎn)New Project 練習(xí)1步驟演示2 在Family Tree 下No Tool處點(diǎn) 鼠標(biāo)右鍵 點(diǎn)Add 練習(xí)1步驟演示3 點(diǎn)Tools. 點(diǎn)SentaurusSE 后面連續(xù)跳出 對話框時(shí)都直 接點(diǎn)ok 練習(xí)1步驟演示4 在出現(xiàn)的 SentaurusSE圖 標(biāo)上鼠標(biāo)右擊 點(diǎn)Edit input 點(diǎn)Commands 在跳出的對話 框選擇Yes 將下頁文檔貼 入跳出的文本

3、 編輯器并存儲 練習(xí)1步驟演示5 (sdegeo:createrectangle (position 0 ( 0 toxf) 0.0 ) (position L 0 0.0 ) SiO2 oxidef ) (sdegeo:createrectangle (position 0 0 0.0 ) (position L tsi 0.0 ) Silicon body ) (sdegeo:createrectangle (position 0 tsi 0.0 ) (position L (+ tsi toxb) 0.0 ) SiO2 oxideb ) (sdegeo:createrectangle (

4、position 0.02 0 0.0 ) (position 0 tsi 0.0 ) Silicon source ) (sdegeo:createrectangle (position L 0 0.0 ) (position (+ L 0.02) tsi 0.0 ) Silicon drain ) (sdegeo:definecontactset gf 4 (color:rgb 1 0 0 ) # ) (sdegeo:definecontactset s 4 (color:rgb 1 0 0 ) # ) (sdegeo:definecontactset d 4 (color:rgb 1 0

5、 0 ) # ) (sdegeo:definecontactset gb 4 (color:rgb 1 0 0 ) # ) (sdegeo:define2dcontact (list (car (findedgeid (position (/ L 2) ( 0 toxf) 0) gf) (sdegeo:define2dcontact (list (car (findedgeid (position 0.02 (/ tsi 2) 0) s) (sdegeo:define2dcontact (list (car (findedgeid (position (+ L 0.02) (/ tsi 2)

6、0) d) (sdegeo:define2dcontact (list (car (findedgeid (position (/ L 2) (+ tsi toxb) 0) gb) (sdedr:defineconstantprofile CPD_body BoronActiveConcentration nbody) (sdedr:defineconstantprofileregion Placement_body CPD_body body) (sdedr:defineconstantprofile CPD_source PhosphorusActiveConcentration nsou

7、rce) (sdedr:defineconstantprofileregion Placement_source CPD_source source) (sdedr:defineconstantprofile CPD_drain PhosphorusActiveConcentration ndrain) (sdedr:defineconstantprofileregion Placement_drain CPD_drain drain) (sdedr:definerefinementsize RefinementDefinition_oxidef (/ L 5) (/ toxf 4) (/ L

8、 10) (/ toxf 10) ) (sdedr:definerefinementregion RefPla_oxidef RefinementDefinition_oxidef oxidef ) (sdedr:definerefinementsize RefinementDefinition_oxideb (/ L 5) (/ toxb 4) (/ L 10) (/ toxb 10) ) (sdedr:definerefinementregion RefPla_oxideb RefinementDefinition_oxideb oxideb ) (sdedr:definerefineme

9、ntsize RefinementDefinition_body (/ L 20) (/ tsi 40) (/ L 50) (/ tsi 80) ) (sdedr:definerefinementregion RefPla_body RefinementDefinition_body body ) (sdedr:definerefinementsize RefinementDefinition_source 0.005 (/ tsi 5) 0.002 (/ tsi 10) ) (sdedr:definerefinementregion RefPla_source RefinementDefin

10、ition_source source ) (sdedr:definerefinementsize RefinementDefinition_drain 0.005 (/ tsi 5) 0.002 (/ tsi 10) ) (sdedr:definerefinementregion RefPla_drain RefinementDefinition_drain drain ) (sde:buildmesh mesh s nnode_msh) 練習(xí)1步驟演示6 在左圖紅圈位置 點(diǎn)右鍵 選擇Add. 練習(xí)1步驟演示7 跳出添加參數(shù)對 話框后： 在parameter填 入?yún)?shù)名稱： ndrain 在

11、Default Value中填入默 認(rèn)值：1e20 練習(xí)1步驟演示8 按上一步的方法 繼續(xù)添加參數(shù)： nsource,nbody, tsi,toxb,toxf, L (注意大小寫) 默認(rèn)值分別是： 1e20,1e16,2e-2 2e-3,2e-3,0.05 練習(xí)1步驟演示9 左鍵點(diǎn)nsource 下面的值，1e20 變成藍(lán)色高亮 點(diǎn)上面菜單的 Nodes，然后選 擇Run 在下面跳出問是 否存儲的對話框 選yes,然后直接 點(diǎn)Run 練習(xí)1步驟演示10 跳出一個(gè)圖形 界面顯示運(yùn)行 后得到的雙柵 結(jié)構(gòu)，如右圖 關(guān)閉該圖形界 面，無需存儲 練習(xí)1步驟演示11 在Family Tree 中加入sde

12、vice 工具(演示2、3 中有具體步驟) 練習(xí)1步驟演示12 在sdevice圖標(biāo) 上鼠標(biāo)右擊 點(diǎn)Edit input 點(diǎn)Commands 在跳出的對話框 選擇Yes 將下頁文檔貼入 跳出的文本編輯 器并存儲 練習(xí)1步驟演示13 Math Extrapolate *off by default RelErrControl *on by default Iterations=20 *default = 50 Notdamped=100 *default = 1000 Solve *- Build-up of initial solution: Coupled(Iterations=100) P

13、oisson Coupled Poisson Electron Hole Quasistationary( InitialStep=1e-3 Increment=1.35 MinStep=1e-5 MaxStep=0.02 Goal Name=d Voltage= Vd ) Coupled Poisson Electron Hole File * Input Files Grid = grid Doping = doping Parameter=parameter * Output Files Plot= tdrdat Current=plot Output= log Electrode Na

14、me=s Voltage=0.0 Name=d Voltage= 0.0 Name=gf Voltage= Vgf Name=gb Voltage= Vgb Physics Plot eDensity hDensity eCurrent hCurrent Potential SpaceCharge ElectricField eMobility hMobility eVelocity hVelocity Doping DonorConcentration AcceptorConcentration eQuasiFermi hQuasiFermi 編輯時(shí)虛線右側(cè)文檔應(yīng)在左側(cè) 文檔下方構(gòu)成統(tǒng)一文檔

15、存儲 練習(xí)1步驟演示14 在sdevice下加 入?yún)?shù)Vd，Vgb Vgf,默認(rèn)值均為 0.5，并運(yùn)行(仿 照步驟7, 8，9) 練習(xí)1步驟演示15 運(yùn)行后失敗變紅 色而不是成功變 黃色，原因是沒 有定義模擬需要 的物理參數(shù)，如 硅介電常數(shù)之類 在SentaurusSE 圖標(biāo)上鼠標(biāo)右擊 點(diǎn)Edit input 點(diǎn)Parameters 選Yes后重新Run 練習(xí)1步驟演示16 運(yùn)行成功變?yōu)辄S色 后，點(diǎn)中使之變?yōu)?藍(lán)色高亮 左擊“眼睛”圖標(biāo) -點(diǎn)plt Files- 點(diǎn)Tecplot SV Tecplot會自動將 前面模擬出的數(shù)據(jù) 調(diào)入，準(zhǔn)備繪圖 練習(xí)1步驟演示17 點(diǎn)點(diǎn)1(數(shù)據(jù)名數(shù)據(jù)名) 選N9

16、_des.plt 點(diǎn)點(diǎn)2(縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)) TotalCurrent d （漏電流） 點(diǎn)點(diǎn)3彈出橫坐 標(biāo)選擇窗 彈出橫坐 標(biāo)選擇窗 點(diǎn)點(diǎn)4選橫坐標(biāo)選橫坐標(biāo) OuterVotage d （漏電壓） 1 2 3 4 練習(xí)1步驟演示18 關(guān)閉圖像，無 需保存 點(diǎn)Project 點(diǎn)Save 練習(xí)1步驟演示19 在跳出對話框輸 入要存儲的目錄 名稱 點(diǎn)ok（若沒反應(yīng) 就再點(diǎn)ok) 器件模擬與Common Sense 前面我們演示了雙柵器件的模擬，下面將使 用Sentaurus對SOI器件進(jìn)行研究 設(shè)定要模擬的SOI結(jié)構(gòu)和參數(shù)，需要在器件物理方面有 一定常識(common sense)； Common se

17、nse是做任何事情(包括研究)的起點(diǎn)； Prof. Jeason Wu說“common sense一點(diǎn)不common”， 是的，它是在長期閱讀、分析、思考后逐漸凝練而成的 知識。沒有經(jīng)歷這個(gè)過程,即使讀到也無法在腦中形成 有效認(rèn)知從而靈活運(yùn)用； 大量閱讀、多思考分析并立即設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、常與 有經(jīng)驗(yàn)的人交流是獲得Common sense的方法。 用于模擬的SOI器件 在做模擬研究時(shí)，要把器件參數(shù)和工作電壓設(shè)定 的與實(shí)際情況接近，否則將達(dá)不到研究目的 比如在柵漏均為Vdd時(shí)，通常柵氧化層上的場強(qiáng)為3 5x106V/cm，如果隨便加大電壓，使場強(qiáng)增大到107V/cm 以上,則會讓柵氧化層工作在breakdown區(qū)間 比如在選擇摻雜濃度的時(shí)候，如果選擇過高，會使Vt 達(dá)到幾伏甚至更高，導(dǎo)致模擬時(shí)只看到亞閾值區(qū)特性 通過長期的積累，才會漸漸對器件工藝各個(gè)參數(shù)的設(shè) 定有深刻的理解，在最初沒有概念的時(shí)候，應(yīng)參照 ITRS及各種文章中的設(shè)定。 Sentaurus使用練習(xí)2 加入Log(I)Vg圖形輸出，可得什么結(jié)論？思 考為什么現(xiàn)在能分析出前面沒有發(fā)現(xiàn)的結(jié)論？