集成电路实验.docx
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集成电路实验
电子科技大学微固学院
标准实验报告
（实验）课程名称集成电路设计实验
电子科技大学教务处制表
电子科技大学
实验报告
学生姓名：
学号：
指导教师：
实验地点：
实验时间：
一、实验室名称：
集成电路设计中心
二、实验项目名称：
工艺仿真
三、实验学时：
4
四、实验目的与意义
随着IT产业的迅猛发展，微电子集成电路在通讯、计算机及其他消费类电子产品中的重要地位日益突出，而IC的生产和设计技术水平是决定IC芯片性能的两大要素。
目前，IC设计主要沿正向和逆向设计两条技术路线继续发展，该实验为正向设计中的必须环节，使能基本掌握IC工艺仿真。
本实验其目的在于：
根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应工艺仿真。
通过该实验，使掌握工艺仿真流程，加深对课程知识的感性认识，增强的设计与综合分析能力，进而为今后从事科研、开发工作打下良好基础。
五、实验内容及步骤
第一步：
生长常氧和栅氧
1．如图所示：
$TMATSUPREM4NMOStransistorsimulation
$Parta:
Throughfieldoxidation
$Definethegrid
MESHGRID.FAC=1.5
$METHODERR.FAC=2.0
$Readthemaskdefinitionfile
MASKIN.FILE=s4ex4m.tl1PRINTGRID="Field,Poly"
$Initializethestructure
INITIALIZE<100>BORON=5E15
$Initialoxidation
DIFFUSIONTIME=30TEMP=1000DRYHCL=5
$Nitridedepositionandfieldregionmask
DEPOSITNITRIDETHICKNESS=0.07SPACES=4
DEPOSITPHOTORESISTPOSITIVETHICKNESS=1
EXPOSEMASK=Field
DEVELOP
ETCHNITRIDETRAP
ETCHOXIDETRAPUNDERCUT=0.1
ETCHSILICONTRAPTHICKNES=0.25UNDERCUT=0.1
$Boronfieldimplant
IMPLANTBORONDOSE=5E12ENERGY=50TILT=7ROTATION=30
ETCHPHOTORESISTALL
$Fieldoxidation
METHODPD.TRANSCOMPRESS
DIFFUSIONTIME=20TEMP=800T.FINAL=1000
DIFFUSIONTIME=180TEMP=1000WETO2
DIFFUSIONTIME=20TEMP=1000T.FINAL=800
ETCHNITRIDEALL
$Unmaskedenhancementimplant
IMPLANTBORONDOSE=1E12ENERGY=40TILT=7ROTATION=30
$Savestructure
SAVEFILEOUT.FILE=S4EX4AS
$PlottheinitialNMOSstructure
SELECTZ=LOG10（BORON）TITLE="LDDProcess-NMOSIsolationRegion"
PLOT.2DSCALEGRIDC.GRID=2Y.MAX=2.0
PLOT.2DSCALEY.MAX=2.0
$Colorfilltheregions
COLORSILICONCOLOR=7
COLOROXIDECOLOR=5$Plotcontoursofboron
FOREACHX（15TO20STEP0.5）
CONTOURVALUE=XLINE=5COLOR=2
END
$Replotboundaries
PLOT.2D^AX^CL
$Printdopinginformationunderfieldoxide
SELECTZ=DOPING
PRINT.1DX.VALUE=4.5X.MAX=3
第二步：
局部氧化注入和生长栅极
2．程序如下：
$TMATSUPREM4NMOStransistorsimulation
$Partb:
Throughsource/drainmetallization
$Setgridspacingandaccuracyparameters
MESHGRID.FAC=1.5
$METHODERR.FAC=2.0
$Readstructurefrominitialsimulation
INITIALIN.FILE=S4EX4AS
$Readthemaskdefinitionfile
MASKIN.FILE=s4ex4m.tl1
$Definepolysilicongate
MATERIALMAT=POLY^POLYCRYS
DEPOSITPOLYSILICONTHICK=0.4SPACES=2
DEPOSITPHOTORESISTTHICK=1.0
EXPOSEMASK=Poly
DEVELOPETCHPOLYSILICONTRAPTHICK=0.7ANGLE=79
ETCHPHOTORESISTALL
$Oxidizethepolysilicongate
DIFFUSIONTIME=30TEMP=1000DRYO2
$LDDimplantata7-degreetilt
IMPLANTARSENICDOSE=5E13ENERGY=50TILT=7.0ROTATION=30IMPL.TAB=ARSENIC
$Plotstructure
SELECTZ=LOG10（BORON）TITLE="LDDProcess-AfterLDDImplant"
PLOT.2DSCALEY.MAX=2.0
$Addcolorfill
COLORSILICONCOLOR=7
COLOROXIDECOLOR=5
COLORPOLYCOLOR=3
$Plotcontours
FOREACHX（15TO18STEP0.5）
CONTOURVALUE=XLINE=5COLOR=2
END
SELECTZ=LOG10（ARSENIC）
FOREACHX（16TO20）
CONTOURVALUE=XLINE=2COLOR=4
END
$Replotboundaries
PLOT.2D^AX^CL
$Definetheoxidesidewallspacer
DEPOSITOXIDETHICK=0.4
ETCHOXIDETHICK=0.45TRAP
$HeavyS/Dimplantata7-degreetilt
IMPLANTDOSE=1E15ENERGY=200ARSENICTILT=7.0ROTATION=30
$Annealtoactivatethearsenic
DIFFUSIONTIME=15TEMP=950
$DepositBPSGandcutsource/draincontactholes
DEPOSITOXIDETHICKNES=0.7
DEPOSITPHOTORESISTPOSITIVETHICKNESS=1.0
EXPOSEMASK=Contact
DEVELOP
ETCHOXIDETHICKNESS=1.0TRAPANGLE=75
ETCHPHOTORESISTALL
$Definethemetallization
DEPOSITALUMINUMTHICKNESS=1.0
DEPOSITPHOTORESISTPOSITIVETHICKNESS=1.0
EXPOSEMASK=Metal
DEVELOP
ETCHALUMINUMTRAPTHICKNESS=1.5ANGLE=75
ETCHPHOTORESISTALL$Savethefinalstructure
SAVEFILEOUT.FILE=S4EX4BS
$PlotthehalfNMOSstructure
SELECTZ=LOG10（BORON）TITLE="LDDProcess-HalfofNMOSStructure"
PLOT.2DSCALEY.MAX=2.0GRIDC.GRID=2
PLOT.2DSCALEY.MAX=2.0
$Colorfill
COLORSILICONCOLOR=7
COLOROXIDECOLOR=5
COLORPOLYCOLOR=3
COLORALUMCOLOR=2
$Plotcontours
FOREACHX（15TO18STEP0.5）
CONTOURVALUE=XLINE=5COLOR=2
END
SELECTZ=LOG10（ARSENIC）
FOREACHX（15TO20）
CONTOURVALUE=XLINE=2COLOR=4
END
$Replotboundaries
PLOT.2D^AX^CL
$Printdopingthroughdrain
SELECTZ=DOPING
PRINT.1DLAYERSX.VALUE=2
第三步：
生长金属布线
3.程序如下：
$TMATSUPREM4NMOStransistorsimulation
$Partc:
Formationofcompletestructure
$Readrighthalfofstructure
INITIALIN.FILE=S4EX4BS
$Reflectabouttheleftedgetoformthecompletestructure
STRUCTUREREFLECTLEFT
$PlotthecompleteNMOSstructure
SELECTZ=LOG10（BORON）TITLE="Example4-CompleteNMOSStructure"
PLOT.2DSCALEY.MAX=2.0Y.MIN=-3.0
$Colorfill
COLORSILICONCOLOR=7
LABELX=-4.1Y=-2.5LABEL="Silicon"SIZE=.3C.RECT=7W.RECT=.4H.R=.4
COLORPOLYSILICOLOR=3
LABELX=-1.8Y=-2.5LABEL="Polysilicon"SIZE=.3C.RECT=3W.RECT=.4H.R=.4
COLOROXIDECOLOR=5
LABELX=1.2Y=-2.5LABEL="Oxide"SIZE=.3C.RECT=5W.RECT=.4H.R=.4
COLORALUMINUMCOLOR=2LABELX=3.2Y=-2.5LABEL="Aluminum"SIZE=.3C.RECT=2W.RECT=.4H.R=.4
$Plotcontours
FOREACHX（15161718）
CONTOURVAL=XLINE=5COLOR=2
END
SELECTZ=LOG10（ARSENIC）
FOREACHX（151617181920）
CONTOURVAL=XLINE=3COLOR=4
END
$Replotboundaries
PLOT.2D^AX^CL
SAVEFILEOUT.FILE=S4EX4CS
4.程序如下：
$TSUPREM-4-ElectricalExtraction
$ReadstructurefromExample4
INITIALIN.FILE=S4EX4CS
$PartA:
Thresholdvoltage
$Extractthegatebiasvs.thesheetconductanceinchannelregion
$--VBS=0V
ELECTRICX=0.0THRESHOLDNMOSV="020.1"OUT.FILE=S4EX4DS1
$--VBS=-2.5V
ELECTRICX=0.0THRESHOLDNMOSV="030.05"VB=-2.5+
OUT.FILE=S4EX4DS2
$PlottheVgsvsIds
$--DefinethescaletoconvertthesheetconductancetothecurrentASSIGNNAME=LchN.VAL=1.2
ASSIGNNAME=WchN.VAL=25.0
ASSIGNNAME=VdsN.VAL=0.1
ASSIGNNAME=ScaleN.VAL=（@Vds*@Wch/@Lch）
$--Plot
SELECTTITLE="Vgsvs.Ids"
VIEWPORTX.MAX=0.5
PLOT.1DIN.FILE=S4EX4DS1Y.SCALE=@Scale+
Y.LABEL="I（Drain）（Amps）"X.LABEL="V（Gate）（Volts）"+
TOP=1E-4BOT=0RIGHT=3.5COLOR=2
PLOT.1DIN.FILE=S4EX4DS2Y.SCALE=@Scale^CL^AXCOLOR=3LINE=2
LABELLABEL="Vbs=0"X=1.9Y=8E-5RIGHT
LABELLABEL="Vbs=-2.5"X=2.3Y=0.2E-5LEFT
$PartB:
C-VplotforMOScapacitance
$Extractthecapacitance
$--HighFrequency
ELECTRICX=0.0MOSCAPNMOSV="-550.2"OUT.F=S4EX4DS3
$--LowFrequency
ELECTRICX=0.0MOSCAPNMOSV="-550.2"LOWOUT.F=S4EX4DS4
$--Deepdepletion
ELECTRICX=0.0MOSCAPNMOSV="-550.2"DEEP
$PlottheC-Vcurve
SELECTTITLE="MOSC-V"
VIEWPORTX.MIN=0.5Y.MIN=0.51
PLOT.1DELECTRICCOLOR=2TOP=1E-7BOT=0LEFT=-6RIGHT=6+
X.OFF=1.5^CL
PLOT.1DIN.FILE=S4EX4DS3^CL^AXCOLOR=3LINE=2
PLOT.1DIN.FILE=S4EX4DS4^CL^AXCOLOR=4LINE=3
LABELLABEL="Low"X=3Y=8.3E-8
LABELLABEL="High"X=3Y=3.7E-8
LABELLABEL="Deep"X=3Y=0.7E-8
$PartC:
JunctionCapacitance
$ExtracttheS/D（area）junctioncapacitance
ELECTRICX=2.0JCAPJUNCTION=1V="050.5"
SELECTTITLE="S/DJunctionC"
VIEWPORTX.MIN=0.5Y.MAX=0.49
PLOT.1DELECTRICCOLOR=2+
TOP=2.5E-8BOT=0LEFT=-1
RIGHT=6
X.OFF=1.5^CL
六、实验总结
通过该实验，对工艺流程有了进一步认识，通过对工艺仿真程序的阅读，加深对各个工艺步骤的理解。
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