資源描述：
《Silvaco TCAD基CMOS器件仿真畢業(yè)設(shè)計.docx》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、SilvacoTCAD基CMOS器件仿真畢業(yè)設(shè)計目錄1引言11.1MOSFET的發(fā)展11.2TCAD的發(fā)展32MOSFET的基本構(gòu)造及工作原理42.1MOSFET的基本原理及構(gòu)造42.2MOSFET的基本工作原理52.3MOSFET的特性93TCAD工具的構(gòu)成、仿真原理、仿真流程及仿真結(jié)果113.1TCAD工具的結(jié)構(gòu)與仿真原理113.2用TCAD工具仿真NMOS的步驟113.3TCAD工具的仿真結(jié)果154結(jié)論16謝辭17參考文獻(xiàn)19附錄2134正文：1引言在當(dāng)今時代，集成電路發(fā)展十分迅猛，其工藝的發(fā)雜度不斷提高，開發(fā)新工藝面臨著巨大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的開發(fā)新工藝的方法是工藝試驗，而現(xiàn)在隨著
2、工藝開發(fā)的工序細(xì)化，流片周期變長，傳統(tǒng)的方法已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在的需要，這就需要尋找新的方法來解決這個問題。幸運的是隨著計算機性能和計算機技術(shù)的發(fā)展，人們結(jié)合所學(xué)半導(dǎo)體理論與數(shù)值模擬技術(shù)，以計算機為平臺進(jìn)行工藝與器件性能的仿真?，F(xiàn)如今仿真技術(shù)在工藝開發(fā)中已經(jīng)取代了工藝試驗的地位。采用TCAD仿真方式來完成新工藝新技術(shù)的開發(fā)，突破了標(biāo)準(zhǔn)工藝的限制，能夠模擬尋找最合適的工藝來完成自己產(chǎn)品的設(shè)計。此外，TCAD仿真能夠?qū)ζ骷鞣N性能之間存在的矛盾進(jìn)行同時優(yōu)化，能夠在最短的時間內(nèi)以最小的代價設(shè)計出性能符合要求的半導(dǎo)體器件。進(jìn)行新工藝的開發(fā)，需要設(shè)計很多方面的內(nèi)容，如：進(jìn)行器件性能與結(jié)構(gòu)的優(yōu)化、對
3、器件進(jìn)行模型化、設(shè)計進(jìn)行的工藝流程、提取器件模型的參數(shù)、制定設(shè)計規(guī)則等等。為了設(shè)計出質(zhì)量高且價格低廉的工藝模塊，要有一個整體的設(shè)計目標(biāo)，以它為出發(fā)點將工藝開發(fā)過程的各個階段進(jìn)行聯(lián)系，本著簡單易造的準(zhǔn)則，系統(tǒng)地進(jìn)行設(shè)計的優(yōu)化。TCAD支持器件設(shè)計、器件模型化和工藝設(shè)計優(yōu)化，使得設(shè)計思想可以實現(xiàn)全面的驗證。TCAD設(shè)計開發(fā)模擬是在虛擬環(huán)境下進(jìn)行的，縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)成本，是一條高效低成本的進(jìn)行新工藝研究開發(fā)的途徑。TCAD軟件擁有FAB虛擬系統(tǒng)，借助它可以完成器件的設(shè)計、器件模型的參數(shù)提取和其他各個工藝開發(fā)的步驟。TCAD的應(yīng)用使得開發(fā)新工藝不用受到冗長的工藝制造周期和資金投入的
4、限制，開發(fā)條件簡單快捷，使得無生產(chǎn)線的公司也有機會參與到工藝開發(fā)中來，根據(jù)特定特點為自己的產(chǎn)品進(jìn)行量身定做特定的工藝。在實際生產(chǎn)中，TCAD還可用來進(jìn)行工藝監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)工藝過程中出現(xiàn)的問題，提高產(chǎn)品的成品率。341.1MOSFET的發(fā)展自從晶體管發(fā)明以來，電子器件與社會得到了迅猛的發(fā)展。1906年，德?！だ姿固兀↙eedeForest）發(fā)明了真空三極管，并把專利賣給了AT&T，使其業(yè)務(wù)有了大幅度的提升，他被譽為真空三極管之父。但是隨著社會的發(fā)展，真空三極管對信號放大的可靠性差、能量消耗和熱量產(chǎn)生多等缺點暴露了出來，真空三極管已經(jīng)不能滿足人們的需要。1930年，默文·凱利（Mervi
5、nKelly）作為貝爾實驗室的領(lǐng)導(dǎo)者清楚的知道，要支撐AT&T的業(yè)務(wù)，就必須研發(fā)一種新的器件，一種依賴于半導(dǎo)體材料的器件。1939年2月，拉塞爾·歐勒（RussellOhl）拿一個帶有縫隙的硅晶來研究有多大的電流可以通過縫隙，他發(fā)現(xiàn)這個縫隙只允許電流單向?qū)?，另外方向電流幾乎為零，在?dǎo)電縫隙的地方還能夠發(fā)光。正是這個發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了對半導(dǎo)體器件至關(guān)重要的PN結(jié)。1942年，西摩爾·本澤（SeymourBenzer）發(fā)現(xiàn)鍺單晶具有其他半導(dǎo)體所不具備的非常好的整流特性。1945年，二戰(zhàn)結(jié)束后，默文·凱利任命威廉·肖克利（WilliamShockley）與斯坦利·摩根（StanleyMorgan
6、）共同領(lǐng)導(dǎo)一個固體物理研究組，主要任務(wù)是研制一種新的電子器件用來取代真空三極管。當(dāng)時，高純的鍺單晶引起了普遍的關(guān)注，肖克利也將注意力投向了鍺單晶，同時提醒大家關(guān)注。他提出了一種新概念的器件，即利用一個強電場使半導(dǎo)體表面產(chǎn)生一種電流，通過控制電場的強度來調(diào)節(jié)半導(dǎo)體表面電流大小的器件，也就是現(xiàn)在的場效應(yīng)器件。1947年圣誕節(jié)前夕，肖克利演示了一個命名為“晶體管（transistor）”的小原型器件給貝爾實驗室的幾個同僚，,他將一個n型鍺單晶放置在金屬板上，在單晶上形成一個P反型層，將一個塑料楔子放在反型層上，用金箔包住楔子并切開連接處并固定，以確保金箔間的縫隙非常的小。點接觸晶體管的發(fā)明
7、在人類微電子行業(yè)具有無比重大的意義，它由肖克利發(fā)明，并獲得了第一個晶體管專利。但是肖克利制造的晶體管有很多缺點，比如它的噪聲很大，晶體管的電極搖擺不定，制作的時候沒有重復(fù)性可言。在1948年，肖克利找到了一種全新的方法用來解決這些問題，他將P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體堆疊在一起，形成一個三層結(jié)構(gòu)，這個三層結(jié)構(gòu)沒兩個同型半導(dǎo)體中間會夾雜著另一種半導(dǎo)體，這就形成了npn型和pnp型結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩個背靠背的pn結(jié)，在兩個的半導(dǎo)體可以提供豐富的半導(dǎo)體，中間的半導(dǎo)
