NMOS器件制作流程说课讲解

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。NMOS器件制作流程-1启动exceed；2启动C:ISEBINGENESISEe，也可为其添加一个快捷方式。3启动后，出现窗口如图2。图1启动exceed图2ISE7.0启动界面图3ISE7.0启动界面4.打开ISEproject窗口（双击project图标，左上角），在左边树状图中单击Example_Library_7.0.lnk,NMOS,选中Id_Vd_curves,单击工具栏中的复制图标（下图第三个图标），弹出窗口如图4所示，点击“YesAll”，“Id_Vd_curves”就被复制到“COP

2、YED_OBJECT_【计算机名】”目录下了，此时会在根目录下新建一个文件夹。（如图6）图4点击yes图5工具栏图6复制后的Id_Vd_curves，第一个文件夹为新建文件夹5.选中复制出来的文件，单击工具栏地7个图标（工具栏见图二）激活文件。激活后文为黄色。（见图6）6.关闭上图窗口6，双击主窗口左边第二个图标“Status”，出现子窗口如图7所示。该窗口右边有9个按钮，其中“edit”配置器件结构的描述、模拟过程、结果显示等所有输入文件，“Runall”即开始模拟，“Abort”可以中断模拟。“Deselect”取消该工程的激活状态，等等。图7Status窗口6.点击cleanerup按钮

3、，出现如下图弹出窗口，点击ok。文件变为绿色。图8cleanup窗口7.点击edit文件周围会出现一个黑框。此时进入“Id_Vd_curves”工程的修改状态。图9激活后的文件7双击主窗口左边的“ToolFlow”图标，出现工具使用流程窗口，如图8所示。该窗口左边显示了本工程使用的工具和使用流程，右边是本集成环境可以使用的工具，我们可以把右边的工具拖入到左边的流程中，完成自己的设计。“Id_Vd_curves”这个工程使用了三个工具，另外设置了一个全局参数。该工程的模拟流程为：MDraw把输入的器件二维剖面结构调用Mesh工具产生模拟用的离散化网格，然后Dessis模拟器件的工作，统计数据，得

4、到电流、电场等结果，最后用Inspect把模拟结果用曲线图显示出来，另外也可以用picasso来观察器件内部的电场、电流分布等情况。图10toolflow窗口8.先选中左侧流程图中的mydraw图标，在点击toolsflow菜单栏中的的edit，出现下拉菜单。图11选中input选项9.选中input项，此时会出现如下窗口。图12选中boundary选项10.选中boundary项启动mydraw窗口。图13mydraw启动窗口11可以同时启动两个mydraw窗口，以便借鉴例子的参数。12.点击mydraw窗口菜单栏file项选择new选项，新建一个文件。图14新建文件图15新建的文件13.新

5、建后右边作图区清空，我们重新画一个NMOS的二维截面图。画硅基MOS器件的流程一般是：A作出器件所在的体（单晶硅）；B作出栅极下的二氧化硅层；C作出栅极（多晶硅）；D作出各个接触点（contact）；E作出表面上方的硅绝缘层（可省略）；F对各个区域掺杂。14.选择要画的区域使用的材料。点击菜单上的“material”，会弹出很多材料供选择，点击其中的“Silicon”，选择器件所在的体为单晶硅，如图16所示。图16材料选择15.选择左上按钮中的“AddRectangle”，画体硅矩形（如图16）。为了精确定义体硅区域，我们选中左下选项中的“ExactCoordinates”，如图17所示。图1

6、7精确画图16.在右边作图区任意拖一个框，此时弹出一个对话框，它会让你填写你所画矩形的精确信息，填写内容如图18所示。我们可以将边界坐标定义为区域需要的尺寸大小。图18衬底尺寸设置17.确定后，作图区出现体硅的图形，如图19所示。图19衬底截面图18.如果产生的图形位置不便于观察，可以选中左边的“Zoom”按钮放大观察，也可以点击其下面的“ZoomOut”按钮缩小观察。如果图形位置不正，可以点击菜单中“View”“ZoomReset”，图形会自动调整到最佳观察位置。如果产生的图形不合适，可以选中左边的“Delete”按钮，然后再单击作图区中的图形块就可以将该块删除。如果想修改区域边界，选中左边

7、的“MovePoint”按钮，并确保“ExactCoordinates”项选中。此时将鼠标放在一个边界点上，就会弹出一个对话框（如图20），此时可以修改该点坐标，修改后区域形状也随之变化。如果想作多边形，选中左边的“Multiline”按钮，在右边作图区拖出多边形各条边即可。如果材料选错且已经作好了图形，可以选中左边的“ChangeMaterial”按钮，在菜单上的“Material”中重新选择材料，然后用鼠标点中想要改变材料的区域，此区域的材料就被替换了。19.作出体硅区域后，接着用上述同样的方法作出栅极下的SiO2和多晶硅栅极，不妨将SiO2边界坐标设为Left3.5Right6.5TOP

8、-0.8Bottom0，多晶硅边界坐标设为（Left3.5Right6.5TOP-0.8Bottom-0.5如图所示。图20SiO2尺寸设置图21多晶硅尺寸设置图22做好SiO2和多晶硅的截面图20.添加接触点（Contact）作为器件对外的接口电极。点击坐标的“AddContact”按钮，弹出一个对话框，将此Contact取名为“substrate”，如图23所示。21.选中“Set/UnsetContact”按钮，将鼠标放在衬底的表面点一下，可以看见一根红线添加到了衬底表面，这样就完成了衬底接触点的添加如图24所示。图23添加substrat接触点图24添加substrat接触点后的结构图

9、图25添加source接触点图26添加source接触点后的结构图图27添加source接触点后的图22.如果想在器件上去掉这个contact，确保坐标下拉框中选择了要去掉的contact，然后选中“Set/UnsetContact”按钮，再用鼠标点一下作图区的该contact即可去掉。23.如果觉得该contact接触面太大，想缩小长度，首先去掉该contact，然后选中左边的“AddPoint”按钮，在源区表面点出两个点，再在这两个点之间放置该contact即可，如图24所示。选中“ExactCoordinates”项同样可以精确确定这两个点的坐标。依照上面的方法，我们在栅极上放置“gat

10、e”接触点作为栅电极，在衬底下边沿放置“drain”接触点作为漏电极。图28添加gate接触点图29添加drain接触点图30添加接触点后的结构图24.点击MDraw左下角的“Doping”项，就可以进入掺杂和建立网格视图（图31）。如果还想返回上一步修改结构，可以点“Doping”项上面的“Boundary”项返回结构视图。我们需要掺杂产生沟道、源区、漏区，参照“Id_Vd_curves”的掺杂参数，掺杂步骤为：A衬底掺杂：掺硼，浓度21017B沟道掺杂：掺磷，浓度11017C源区掺杂：掺磷，浓度51019E漏区掺杂：掺磷，浓度51019掺杂视图中左上角有两个按钮，分别是“AddAnalyt

11、icalP.”和“addConstantP.”。第一个按钮是为扩散或注入掺杂准备的，主要用于制作源、漏和沟道，使用的时候是用鼠标拖一根线，杂质就会在这根线的单边或双边按一定的衰减分布。第二个按钮是为在外延时就混合杂质准备的，主要用于制作掺杂的衬底。图31进入掺杂和建立网格视图25.进行衬底掺杂。衬底的杂质是制作基片或者外延时就生长的，所以选中“addConstantP.”。确保左边的“ExactCoordinates”项选中，然后按住鼠标在作图区随便拖一个框，松开鼠标时会弹出一个对话框，我们填好具体掺杂区域的材料、边界坐标和浓度，为该掺杂取名“substrate”，如图32所示。图32衬底掺杂

12、参数设置26.进行沟道掺杂。沟道的杂质是扩散进入体硅的。在NMOS中，沟道掺杂在制作好栅极之后，沟道杂质是通过掺入源区的杂质横向扩散到栅极下面形成的，因此选中“AddAnalyticalP.”按钮。确保左边的“ExactCoordinates”项选中，然后按住鼠标在作图区随便拖一条线，松开鼠标时会弹出一个对话框，我们填好杂质材料、源区掺杂表面的坐标（线的起点和终点坐标，注意要为后面的衬底接触掺杂留一定距离）、掺杂浓度、掺杂深度因子（standarddeviation）和横向扩散因子（lateralfactor），为该掺杂取名“channel”，如图28所示。注意，掺杂深度因子和横向扩散因子需参

13、照mannual中计算并填写，也可以先设一个粗略值，等产生网格图像后，根据图像显示再调整。图33沟道掺杂参数设置27.根据上面方法，完成其它两种掺杂，掺杂配置分别如图34，35所示。最后得到结果如图36。注意，给源区掺杂掺杂时，深度和横向扩散长度适当减小，以免遮盖了沟道区。图34源区掺杂参数设置图35漏区掺杂参数设置图36掺杂完成后的结构图27.掺杂完成后，按左边的“BuildMesh”按钮产生离散化网格，同时还能看到掺杂效果，如图37所示。这时我们发现，产生的网格和掺杂似乎谁都不认识。这是因为没有定义好离散化网格在器件各个区域的格子大小造成的。图37加入离散化网格的结构图28.选中左边的“A

14、ddRefinement”按钮，确保左边的“ExactCoordinates”项选中，然后按住鼠标在作图区随便拖一个框，松开鼠标时会弹出配置网格的对话框，就可以设置网格大小在某个区域的最大值和最小值，同时指定该区域的范围。一般来说，掺杂比较复杂的区域就应该是格子比较细小的地方，所以我们可以将源、漏、沟道区的格子设置较小，如图38所示。我们还可以根据需要添加多个相同或不同区域的网格大小配置。图38配置网格对话框29.设置好格子大小后，再“BuildMesh”一次，图中红色区域为N型掺杂，蓝色区域为P型掺杂，颜色越浓掺杂浓度也越高。可以选中左边的“ShowPalette”项查看图例。图39加入精确

15、网格后的结构图30.保存文件。点击mydraw菜单中的file菜单，选择saveall。会出现图40窗口。图40保存文件图41命名文件31.在fiter下的框中*后加上mdr。单击左侧选中第二项进行同样修改，点击ok。弹出如下窗口。图42文件保存32.点击yes。完成后点dissmiss。文件保存在默认文件夹30.关闭toolflow窗口，双击statues图标，点击cleaneup图标进行清楚，再激活文件，点击process图标，若有错误，则文件夹变红。图43Process进行中31.完成后若无错误，点击runall按钮，出现如下窗口点击yse，等待一段时间后会自动绘制IdVd曲线。结果如图

16、46。到此一个NMOS就完成了。图44绘制I-V曲线图45runall进行中图46Id-Vd曲线注：若中途发现结构上有错误，可以点击maydraw左边的“Doping”项上面的“Boundary”项返回结构视图。图47返回结构设计若不想改变掺杂，则按以下步骤进行。1）.点击doping。进入掺杂界面。图48掺杂界面.点击flie选项，选择includecommendfile选项。图49选择文件3）.选择mdr.Cmd点击ok，若没有，点击ok，再点击cancl，在次打开即可。图50选择文件4）.选中mdr.cmd文件，。点击ok即可。5）.若掺杂后图像为白色，点击showrefinement使

17、其处于非选中状态即可。图51加载掺杂文件后体区为白色图52showrefinement处于非选中状态时体区状态6）.然后再重新布网格即可。3.修改掺杂项图51修改掺杂项1）.选择上图viewlistofprofiles选项出现如下窗口。图52修改掺杂参数2).选择需要修改的选项，点击edit即可修改。3）.修改后点击ok，然后buildmesh即可。4修改网格大小1）.若修改网格大小，则选择图47中的listofrefinements，出现如下窗口图53修改网格大小2).选择需要修改的选项，点击edit即可修改。3）.修改后点击ok，然后buildmesh即可。5.修改参数时鼠标指针必须放在光标处才能修改。6.28布很重要，如果没做，则进行浓度修改后观察不到变化。7.一些参数的解释1）.画结构时leftTOP为矩形左上方点坐标，rightbottom为右下点坐标。2）.衬底掺杂时，profliename为掺杂区名称concentration为掺杂浓度spices为杂质类型如下图第一项为硼，第二项为砷，第四项为磷evaluationwindow为掺杂区域坐标规则同上。图54杂质类型3）.沟道掺杂时name为掺杂区