Контрольные вопросы:
Модели, используемые при имплантации.
Модели, используемые при диффузии.
Граничные условия при моделировании имплантации.
Граничные условия при моделировании диффузии.
Модели, роста окисла, учет сегрегации примеси.
Литература.
www.synopsys.com.
Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Путря М.Г., Шевяков В.И. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем, М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009.
Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов, М.: Техносфера, 2002.
Барыбин А.А. Электроника и микроэлетроника. Физико-технологические основы. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006.
Лабораторная работа 2. Приборное моделирование КМОП-транзисторов
с проектными нормами 90 нм
Цель лабораторной работы:
Изучение основных принципов приборного моделирования.
Знакомство с учебной программой технологического моделирования Sentaurus Device.
Практическое освоение методов приборного моделирования на примере структур КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм.
По выполнении работы студенты должны знать:
Структуру и назначения формирования КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм.
Модели, используемые при электрофизическом моделировании КМОП-транзисторов с проектными нормами 90 нм.
Особенности моделирования приборов и устройств с проектными нормами 90 нм.
Должны уметь:
Создавать командный файл для приборного моделирования с соответствием задания.
При помощи программ визуализации анализировать результаты электрофизического моделирования.
Выбирать модели приборного моделирования для расчета заданных электрических характеристик.
Экстрагировать заданные параметры из полученных электрических характеристик.
Порядок выполнения работы
Изучить описание работы, составить краткий конспект теоретической части.
Составить командные файлы для используемых программ.
Получить допуск к работе.
Ознакомиться с программой SDevice.
Построить дерево экспериментов для выбранной технологической операции по заданию.
Промоделировать созданный проект.
Вывести результаты моделирования в программах tecplot и inspect.
Экстрагировать электрические параметры.
Оформить отчет.
Требования к отчету
Таблица 1. Контрольный список для проверки содержания отчета
Оцениваемый параметр
|
+
|
|
-
|
Название и цель лабораторной работы
|
|
|
|
Краткий конспект теоретической части
|
|
|
|
Содержание и вариант рабочего задания
|
|
|
|
Сетка при моделировании
|
|
|
|
Таблица со значениями электрических параметров
|
|
|
|
Для проверки расчета электрических характеристик:
наличие всех контактов;
правильно выбран контакт, на который подается смещение;
правильно подано смещение;
правильно выбраны модели ;
соответствие контактов в программах SDE и SDevice;
|
|
|
|
Заполнена таблица 2
|
|
|
|
Выводы по работе
|
|
|
|
Таблица 2. Значение электрических характеристик в зависимости от дозы имплантации LDD областей.
Технологические параметры
|
Значения электрических параметров
|
Impl_LDD, см-2
|
Uth, В
|
gm, A/В
|
Ubd, В
|
Ioff, A/В
|
1e+19
|
|
|
|
|
3e+19
|
|
|
|
|
5e+19
|
|
|
|
|
7e+19
|
|
|
|
|
9e+19
|
|
|
|
|
Теоретический материал.
Для расчета и визуализации электрических характеристик в среде SWB используется следующая последовательность программ:
Sprocess SDE SMesh SDevice Inspect (tecplot)
SDE - программа интерактивного создания геометрии и распределения примеси аналитически, есть возможность создания сечения прибора при использования Sprocess что и будет использовано в нашей лабораторной работе.
SMesh - программа для построения сетки в приборе.
SDevice - программа для расчета электрофизических характеристик устройств.
Пример проекта на основе предыдущей лабораторной работы и последовательности описанной выше показан на рис.1.
|
Рис.1. Итоговый проект SWB для расчета электрофизических характеристик
|
Методика моделирования.
Для расчета электрических характеристик в SDevice необходимо составить командный файл, который содержит следующие секции: File, Electrode, Physics, Math, Plot, Solve. Содержание секций описано ниже в командном файле.
Командный файл для расчета в программе SDevice:
File {
* input files:
Grid= "@tdr@"
Parameter="@parameter@"
* output files:
Plot= "@tdrdat@"
Current="@plot@"
Output= "@log@"
}
Electrode {
{ Name="source" Voltage= 0.0 Resistor= 40 }
{ Name="drain" Voltage= 0.1 Resistor= 40 }
{ Name="gate" Voltage= 0.0 }
{ Name="substrate" Voltage= 0.0 }
}
Physics{
Hydrodynamic(eTemperature)
EffectiveIntrinsicDensity( OldSlotboom )
}
Physics(Material="Silicon"){
eQuantumPotential
Mobility(
PhuMob eHighFieldSaturation(CarrierTempDrive)
hHighFieldSaturation(GradQuasiFermi)
Enormal)
Recombination( SRH( DopingDependence )
Band2Band Auger Avalanche)
}
Math {
Method=Slip
RhsMin=1e-17
Extrapolate
Derivatives
Avalderivatives
NewDiscretization
RelErrControl
Iterations=15
NotDamped=3
}
Plot {
eCurrent hCurrent Potential SpaceChargeeIonIntegral hIonIntegral MeanIonIntegral eDensity hDensity ElectricField/Vector Current eQuasiFermi hQuasiFermi Doping SRH Auger eMobility hMobility DonorConcentration AcceptorConcentration eVelocity hVelocity
AvalancheGeneration
}
Solve {
poisson
coupled {poisson electron hole}
coupled {poisson electron hole hTemperature}
Quasistationary (
InitialStep=0.01 MaxStep=0.1 MinStep=1e-17
Goal {name="gate" Voltage=1.8} )
{coupled {poisson electron hole eTemperature}}
}
|
Определение входных файлов (из SDE (SMesh)) и выходных
Инициализация контактов к областям стока, истока, затвора, подложки
Используемые модели
гидродинамическое приближение
Модель сужения запрещенной зоны
Квантование носителей
Подвижность
Рекомбинация
Используемые мат. методы
Информация, сохраняемая в выходных файлах
Моделирование
Решение уравнения Пуассона
Решение уравнения Пуассона совместно с уравнениями непрерыв ности
Решение уравнения Пуассона со вместно с уравнениями не прерыв ности с использованием гидродинамического прибли жения
Квазистационарный подъем на пряжения на затворе до 1.8В
|
В работе необходимо промоделировать электрофизические характеристики такие как: пороговое напряжение Uth, крутизну gm, пробивное напряжение Ubd и ток утечки Ioff. Для расчета каждой характеристики необходимо выбрать модели приборного моделирования. После расчета кривых в программе SDevice необходимо используя Inspect экстрагировать значения (Ubd, gm, Uth, Ioff) и заполнить таблицу (табл.2).
Оформить отчет в соответствии с требованиями табл.1.
Контрольные вопросы:
Модели переноса носителей.
Модели подвижности.
Модели генерации-рекомбинации.
Квазистационарное моделирование.
Граничные условия при электрофизическом моделировании.
Литература
www.synopsys.com.
Старосельский В.И. Физика полупроводниковых приборов микроэлектроники: учебное пособие, М.: Высшее образование; Юрайт-издат, 2009.
Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Путря М.Г., Шевяков В.И. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем, М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009.
Красников Г.Я. Конструктивно-технологические особенности субмикронных МОП-транзисторов, М.: Техносфера, 2002.
Лабораторная работа 4. Приборное моделирование транзистора с плавниковой структурой (FinFET)
Цель лабораторной работы:
Изучение приборного моделирование транзистора плавникового типа (FinFET).
Знакомство с учебной программой интерактивного создания приборов Sentaurus Structure Editor (SDE).
Практическое освоение методов приборного моделирования транзисторов с размерами менее 100нм.
По выполнении работы студенты должны знать:
Маршрут формирования транзистора плавникового типа (FinFET).
Структуру транзистора плавникового типа (FinFET).
Модели для моделирования транзистора плавникового типа (FinFET).
Особенности электрофизического моделирования FinFET транзистора.
Должны уметь:
Создавать структуру FinFET транзистора в программе SDE
Строить сетку с использованием SMesh в программе SDE.
Использовать Noffset для построения сетки.
Уметь работать анализировать результаты моделирования 2D и 3D структур в программах визуализации.
Выбирать модели для приборного моделирования FinFET транзистора.
Порядок выполнения работы
Изучить описание работы, составить краткий конспект теоретической части.
Нарисовать эскиз 2D сечения FinFET транзистора.
Получить допуск к работе.
Ознакомиться с интерфейсом программы SDE.
Построить дерево экспериментов для выбранного конструктивно-технологического параметра по заданию. Создать командные файлы для используемых программ.
Промоделировать созданный проект.
Вывести 3D и 2D сечения рассчитанной структуры.
Получить зависимость влияния конструктивно-технологических параметров на электрические параметры.
Оформить отчет.
Требования к отчету
Таблица 1. Контрольный список для проверки содержания отчета
Оцениваемый параметр
|
+
|
|
-
|
Название и цель лабораторной работы
|
|
|
|
Краткий конспект теоретической части
|
|
|
|
Содержание и вариант рабочего задания
|
|
|
|
Структура 2D сечения FinFET транзистора
|
|
|
|
ВАХ соответствующие заданию
|
|
|
|
Зависимость электрических параметров от конструктивно-технологических
|
|
|
|
Заполнена таблица 2
|
|
|
|
Выводы по работе
|
|
|
|
Таблица 2. Значение электрических характеристик в зависимости от концентрации примеси в плавнике FinFET транзистора.
Технологические параметры
|
Значения электрических параметров
|
Nfin, см-3
|
Uth, В
|
Кинк (+/-)
|
Ubd, В
|
Ioff, A/В
|
5e+17
|
|
|
|
|
8e+17
|
|
|
|
|
1e+18
|
|
|
|
|
2e+18
|
|
|
|
|
3e+18
|
|
|
|
|
|
