ISE入门手册 第三章 ISE应用实例.doc

第三章 ISE应用实例 3.1 NMOS晶体管的三维模拟 这部分介绍了nmos晶体管的工艺和器件的三维模拟过程。工艺模拟部分通过使用ISE的三维工艺模拟器FLOOPS和工艺模拟器DEVICE来完成。在由固定的几何工具执行的所有边界调节操作中提出了一种刻蚀和淀积的特殊方法，然而所有的注入和扩散步骤通过使用ISE的FLOOPS来完成。精度和速度可以通过数字描述方法来提高通过数字描述方法。漏电流和栅电压的关系特性由DESSIS来确定。在文中模拟了相同栅长不同栅宽的三种结构，可以观察到沟角形状的。 1. 前言 随着现在CMOS器件尺寸的减小，三维工艺仿真及器件模拟可执行性变的非常重要，这是因为三维效应在器件性能中起着很重要的作用。一些三维效应如下： （1）由于拐角效应，多晶硅在沟槽边缘的形状可以改变器件性能； （2）沟槽氧化物中掺杂剂的减少和堆积； （3）未对准、梯形形状和粗糙的线边缘可以导致错误的栅形状。 这种方案提供了可以用于执行如三维工艺模拟、器件设计及性能表征等大部分常见类型模拟的标准模板。其中包含一种特殊的允许使用者将工艺模拟和工艺仿真结合的方法学。通过典型的0.18(m NMOS晶体管的例子对该方法进行解释同样的方法可以用于模拟其它类型的器件。 2.方案描述 本方案采用GENESIE的专用方案进行模拟，在此模板中的主要模拟参数通常是由用户来定义被用来做为GENESIS的参数： （1）W代表器件的宽度； （2）L代表多晶硅栅的长度。 本方案包括ISE的FLOOPS,DEVISE,MESH和DESSIS。在DEVISE中使用不同的实例对工艺和器件模拟进行了说明。工艺和器件模拟 3.结果讨论 3.1使用ISE的FLOOPS,DEVISE和MESH的模拟过程 本文采用ISE的FLOOPS完成注入和扩散模拟，采用DEVISE对边界的刻蚀和淀积进行三维仿真同时通过淀积可进行氧化仿真，在中硅可忽略，图1了这种方法。 注入方法的组成部分： （1）产生结构； （2）建立网格； （3）工艺模拟。 图1 三维工艺模拟方法 此过程的目的是为了通过改变层的材料来产生包括所需层的结构。在每一个阶段的实际三维工艺模拟中很可能对器件几何结构进行重组。这种结构的网格只建立一次并通过ISE的FLOOPS进行工艺模拟。在注入和扩散的不同阶段都需要这种中间结构，通过改变不同区域的材料进行重构使用ISE的FLOOPS进行模拟。 使用自动过程完成这些步骤。具体过程如下： （1）步骤一：DEVISE对所有的三维淀积和刻蚀步骤进行仿真并保存器件结构中所有可能被模拟的注入和扩散的地方。 （2）步骤二：DEVISE可以生成复合结构。它将所有的保存步骤结合成一个复合结构，同时保留每一步骤中结构的细微变化并为FLOOPS-ISE产生数字描述平台。 （3）步骤三：对复合结构进行网格或者三维NOFFSET的网格划分。 （4）步骤四：FLOOPS-ISE模拟注入和扩散并在单一网格中通过使用材料替代数字描述来重新产生相应的器件结构。 材料替代数字描述方法见图2和数字描述平台一样，由两个工艺模拟结构组成一个简单的复合结构一个简单的复合结构简单的复合结构。复合结构中由材料性质构成的平台部分对重新产生工艺模拟结构是必要的复合结构材料性质复合结构。在这种方法的实行过程中，替代是基于在步骤二中由DEVISE产生的信息。在FLOOPS-ISE中该信息通过使用具有一系列必要命令的文本文档进行传递来完成替代。 图2 数字描述方案 NMOS晶体管的工艺模拟部分如下工具： （1）二维FLOOPSFLOOPS-ISE实例完成一维和二维的工艺模拟。 （2）PROCEM工艺模拟器DEVISE产生工艺模拟所需的三维几何结构（由前面的描述程序完成第一步）合并这些结构使生成一个复合结构（第二步）。接着准备文本文档进行网格划分。 （3）MESH—三维工艺模拟中使用网格对结构进行划分。 （4）三维FLOOPS—ISE的FLOOPS通过实例演示完成三维的工艺模拟维FLOOPSFLOOPS-ISE实例完成维的工艺模拟。 使用默认的高级校准台对注入进行分析模拟。通过标准的‘+1’模型产生出错报告应用Hoble错误产生模型决定了无定形态的深度。不同的电压状态下三对标准扩散模型将会产生不同的出错报告被用来模拟掺杂扩散三对标准扩散模型掺杂扩散不同的电压状态下。输入文件中最重要的部分将会在下节中被描述。 3.1.1 FLOOPS2D:二维工艺模拟 通过使用FLOOPS一维和二维的工艺模拟器件宽度的交叉部分模拟，此交叉部分包括NMOS器件的沟道部分和一半的宽度部分。在这个交叉部分中多晶硅栅的淀积应该被考虑为二维的结构这是由器件本身结构所决定的。沟槽形成时获取沟槽拐角形状和所受的压力。接着多晶硅淀积将会在沟槽边缘附