nmos和pmos设计

《微电子技术综合实践》设计报告

目录

1. 设计任务?????????????????????2

1.1 设计指标???????????????????2 1.2 设计内容???????????????????2

2. 设计方案及步骤?????????????????3 3. MOS管的器件特性模拟与优化（ISE）??????3

3.1 设计流程????????????????????3 3.2 Dessis模块建立?????????????????13 3.3 程序运行???????????????????17 3.4 查看输出特性曲线和转移特性曲线????????19

4. n阱CMOS芯片制作的工艺实施方案???????20

5. 总结???????????????????????26 6. 参考文献????????????????????28

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1. 设计任务

1.1 设计指标

1.1.1特性指标要求： n沟多晶硅栅MOSFET：阈值电压VTn=0.5V, 漏极饱和电流IDsat≥1mA, 漏源饱和电压VDsat≤3V，漏源击穿电压BVDS=35V, 栅源击穿电压BVGS≥20V, 跨导gm≥2mS, 截止频率fmax≥3GHz（迁移率μn取600cm2/V·s）；p沟多晶硅栅MOSFET：阈值电压VTp= -1V, 漏极饱和电流IDsat≥1mA, 漏源饱和电压VDsat≤3V，漏源击穿电压BVDS=35V, 栅源击穿电压BVGS≥20V, 跨导gm≥0.5mS, 截止频率fmax≥1GHz（迁移率μp取220cm2/V·s） 1.1.2结构参数参考值：

p型硅衬底的电阻率为30??cm；

n阱CMOS芯片的n阱掺杂后的方块电阻为1500?/?，结深为5~6?m；

pMOS管的源、漏区掺杂后的表面浓度1?1020cm-3，结深为0.3~0.5?m；

nMOS管的源、漏区掺杂后的表面浓度1?1020cm-3，结深为0.3~0.5?m；

场氧化层厚度为1?m；垫氧化层厚度约为600?；栅氧化层厚度为400 ?；

氮化硅膜厚约为1000?；多晶硅栅厚度为4000~5000 ?。 1.2 设计内容：

1. MOS管的器件特性模拟与优化（用ISE软件）

2.结构参数验证

3. n阱CMOS芯片制作的工艺实施方案（包括工艺流程、方法、条件、结果）

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2. 设计方案及步骤

1.根据参数要求计算得到理想化nMOS和pMOS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.在画出不同Vg下的Id-Vd输入输出曲线。

8.按照上述步骤完成pMOS管的器件模拟及优化。

3. MOS管的器件特性模拟与优化（ISE）

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。

3.1 设计流程

nMOS和pMOS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MDRAW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。

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3.1.1 在ISE中建立一个新的项目

首先进入ISE TCAD运行的Linux操作环境，进入操作界面按照Project →New → New Project顺序进行创建新目录。

在工作主界面的Family Tree目录下的No Tools边框上面，右键Add →Add Tool →Tools →MDraw →OK，在Create Default

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