NMOS管设计及其准静态电特性分析

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1、课程设计报告题目：NMOS管设计及其准静态电特性分析姓名：学号：学院：电子科学与应用物理学院专业：电子科学与技术10-3组员:指导老师：日期：2014.1.211/11目录1.设计任务………………………………………………………31.1设计内容…………………………………………………31.2结构参数…………………………………………………32.设计方案及步骤……………………………………………33.MOS管的设计和器件特性模拟………………43.1设计流程……………………………………………………43.2Dessis模块建立………………

2、……………………………53.3程序运行…………………………………………………63.4查看输出特性曲线和转移特性曲线……………………64.仿真结果图形…………………………………………………………85.心得体会……………………………………………………………1011/111.设计任务1.1设计内容目标：设计一开启电压为0.55V的NMOS器件，并分析其输入输出特性、亚阈值特性及其影响因素。1）运用MDRAW工具设计一个栅长为0.18的NMOS管的边界及掺杂；在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密；2）根据设计目标编制dessi

3、s模拟程序，模拟器件的转移特性，并在终端下运行此程序；3）应用INSPECT工具得出器件的转移特性曲线，并提取出开启电压Vt；4）若开启电压不满足要求，回到第一步调整器件结构，重复1）~3）5）分析栅氧厚度和沟道掺杂对亚阈值特性的影响6）确定好开启电压为0.55V的器件结构和掺杂分布后，编制新的dessis模拟程序分析此器件在Vgs分别为0、0.2、0.5、0.8、1.5V、2.0V时的输入输出特性1.2结构参数参考值：1.2.1栅长：180nm栅氧厚度：~4nm1.2.2开启电压VTH公式：式中：NA为沟道掺杂浓度；COX

4、为栅电容大小；11/11QI是为调节VTH而进行离子注入的剂量。1.设计方案及步骤1.根据参数要求计算得到理想化nMOS的沟道W/L和衬底掺杂，设定初始的结构参数。2.运用MDraw模块画出nMOS相应图形。3.编写转移特性和输入输出的Dessis程序。4.运行MDraw和转移特性Dessis，先得到nMOS的转移特性Id-Vg曲线，确定出阈值电压。5.调整衬底掺杂和二氧化硅层厚度及沟道长度，使阈值电压和跨导达到所给参数要求。6.运行MDraw和输入输出Dessis程序，得到nMOS的Id-Vd输入输出特性曲线。7.在画出不

5、同Vg下的Id-Vd输入输出曲线。2.MOS管的设计和器件特性模拟关于ISE软件工艺及器件仿真工具ISE-TCAD是瑞士ISE公司开发的软件，是一种建立在物理基础上的数值仿真工具，它既可以进行工艺流程的仿真、器件的描述，也可以进行器件仿真、电路性能仿真及电缺陷仿真等。TCAD软件包是由多个模块组成的，主要是工艺仿真工具DIOS、器件生成工具MDRAW、器件仿真工具DESSIS。这些模块都可以在GENESISe平台中打开和运行。2.1设计流程nMOS器件设计流程包括利用工艺仿真工具DIOS创建器件结构，然后使用器件生成工具MD

6、RAW进行器件网格和掺杂的优化，最后使用器件仿真工具DESSIS进行器件特性仿真。2.1.1在ISE中建立一个新的项目首先进入ISETCAD运行的Linux操作环境，进入操作界面按照Project→New→NewProject顺序进行创建新目录。在工作主界面的FamilyTree目录下的NoTools边框上面，右键Add→AddTool→Tools→MDraw→OK，在CreateDefaultExperime边框选定OK，之后再在MDraw工作框上右键Add→AddTool→Tools→Dessis→OK，在AddTool

7、边框上点击确定AfterLastTool→Apply→Tools→Inspect→OK。11/11这样，工作界面FamilyTree目录下就有MDraw、Dessis这两个模块了。之后进行保存Project→SaveAs→输入工作名称→OK就可以了，或者也可以直接点击保存的快捷图标进行保存。1.1.1建立器件结构模型利用Mdraw模块建立nMOS和pMOS器件结构模型，包括器件的边界、掺杂、网格的划分。首先要进行MDraw的绘制器件工作，右键MDraw→EditInput→Boundary进入MDraw的绘制器件结构工作区。

8、在MDraw绘制过程中，可以徒手绘制，这是默认模式的绘制方式。然而在大多数情况下，需要按照器件尺寸精确绘制，这时可以从PerformanceArea中点击ExactCoordinates选择精确坐标绘制。接下来要选择器件的制作材料，打开Materials菜单，选择MESFET器件材料Si。