МОП-транзистор моделирование

Казалось бы, исходя из рисунка, можно сделать вьшод, что существует лишь немного областей, для подробного анализа которых необходимо двумерное моделирование. Однако можно привести два аргумента, опровергающих этот вывод. Во-первых, двумерные эффекты боковых смещений областей в настоящее время интенсивно исследуются [9.1,9.2]. При микронных и субмикронных размерах приборов распространение точечных дефектов, например в процессе диффузии, ускоренной окислением, может увеличить диаметр окружности, ограничивающей соответствующую область, в 2 — 3 раза. Во-вторых, моделирование не является самоцелью, а служит инструментом для проектирования новых двумерных приборов. Как будет показано ниже, для анализа МОП-транзистора требуется решать двумерное уравнение Пуассона в области обеднения, которая достигает нескольких микрометров. В результате области, ограниченные окружностями, увеличиваются, причем это увеличение тем больше, чем выше приложенное напряжение, и тем меньше, чем выше степень легирования подложки. Примеры, иллюстрирующие эти факты, будут приведены ниже. [c.250]

ДВУМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ [c.388]

Для правильного моделирования подвижности в МОП-транзисторах нужно учитывать шероховатость поверхности и зависящее от поля поверхностное рассеяние. В [15.30, 15,130, 15.153] приводятся интересующие нас результаты измерений подвижности в инверсионных слоях в [15.162] и [15.163] дается теоретическое объяснение зтих и других механизмов рассеяния. В [15.182] предлагаются эвристические формулы, описывающие зависимость поверхностного рассеяния от напряженности электрического поля и применимые для двумерного моделирования. Однако в [15.162] адекватность этих формул ставится под сомнение. Тем не менее, мы вывели формулу (15.2.4-9), которая феноменологически (после тщательной подгонки под результаты измерений) учитывает как уровень поверхностной шероховатости, так и зависимость поверхностного рассеяния от поля [15.143] [c.400]

Рис. 15.5. Условные обозначения элемен- Рис. 15.6. Область моделирования платов разностной сетки парного МОП-транзистора

МОДЕЛИРОВАНИЕ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ С У-ОБРАЗНОЙ КАНАВКОЙ [c.483]

Книга представляет собой сборник лекций, прочитанных известными специалистами из многих стран на симпозиуме по математическому моделированию технологических процессов изготовления кремниевых интегральных схем (ИС) и электрических характеристик их основных элементов - МОП-транзисторов. Рассмотрены модели диффузии, ионной имплантации, окисления, отжига, литографии, осаждения, травления и модели, описывающие функционирование МОП-транзисторов. Подробно обсуждены области применимости этих моделей для анализа работы приборов в различных режимах. Приведены основные алгоритмы, используемые при моделировании технологических процессов и приборов на основе МОП-структур. Пбказано, как эти алгоритмы реализуются в существующих программах одно- и двумерного математического моделирования, и описаны структуры программ. Продемонстрировано, каким образом происходит стыковка программ моделирования технологических процессов и программ расчета характеристик приборов. Большое внимание уделено обсуждению специфических двумерных эффектов, приобретающих все большее значение в связи с уменьшением характерных размеров элементов ИС. При этом речь идет как об особенностях физических моделей, которые важны для учета двумерных эффектов, так и об особенностях их численного анализа. [c.4]

Предлагаемая книга представляет собой сборник текстов лекций, прочитанных ведущими специалистами на симпозиуме по моделированию технологических процессов и микроэлектронных приборов. Такой подход к изданию книг, посвященных быстро развивающимся и, если можно так сказать, синтетическим областям науки и техники, получил за рубежом широкое распространение. Это и понятно — пришлось бы слишком долго ждать, пока кто-то соберется написать всеобъемлющую монографию. Однако указанный подход имеет и свои недостатки, гравный из которых - определенная разнородность стиля изложения. Не свободна от такого недостатка и эта книга. Если главы, посвященные диффузии и ионной имплантации легирующих примесей, процессам окисления, пучкового отжига и двумерным моделям МОП-транзисторов, нагшсаны достаточно подробно, то главы о литографии и травлении представляют собой по сути довольно краткие обзоры возможностей существующих программ. Весьма беглый характер носит и глава об аналитических методах исследований материалов и структур. [c.6]

Другой важный аспект двумерного моделирования касается разработки МОП-приборов. Эволюция СБИС ставит ряд новых сложных проблем. Возрастающий уровень интеграции требует постоянного уменьшения размеров элементов ИС и рассеиваемой мощности. Одновременно должно осуществляться более точное управление функциональными характеристиками приборов, которые теперь будут определяться существенно двумерным характером структур. Для адекватного анализа таких сложных приборов требуется двумерное численное моделирование. В ряде публикаций были описаны ориентированные на пользователей программы для двумерных расчетов МОП-транзисторов. Однако при уменьшении размеров элементов все более заметным становится влияние двумерности пространственных распределений концентрации легирующий примесей и топологии поверхности. Поэтому возникает необходимость объединения в единый комплекс программ двумерного моделирования приборов с программами двумерного моделирования технологических процессов их изготовления, сообщения о создании которых уже появились в литературе. [c.8]

При моделировании линейного участка характеристик МОП-транзисторов картина сходимости оказывается совсем иной. В этом случае образуются инверсионные слои заряда свободных носителей у поверхности полупроводника, которые обусловливают сильную взаимосвязь уравнений Пуассона и непрерьшности. Каждое решение уравнения непрерьшности заметно меняет распределение заряда, так что предыдущее решение уравнения Пуассона 374 [c.374]

Сравнение результатов моделирования с экспериментально измеренными электрическими характеристиками короткоканального МОП-транзистора убедительно показывает, что метод расчета тока на основе уравнения Пуассона с приемлемой точностью предсказывает поведение характеристик прибора [14.12]. Приборы изготавливались на кремниевых подложках р-типа с ориентацией <100) по стандартной л-канальной технологии. Толщина слоя подзатворного окисла в приборах составляла 500 А, концентрация примесей в подложке была равна 2,8 10 см" , ширина канала составляла 10 мкм, адлины скрытого канала бьши равны 10,2 5,1 3,8 2,6 и 1,3 мкм. Значения эффективной длины канала, толщины слоя окисла и поверхностной подвижности определялись экспериментально. [c.384]

Помимо этой важной и успешной деятельности в области моделирования становится все более очевидной потребность в экономичных и приборноориентированных программах. Моделирование стало чрезвычайно важным, особенно для МОП-приборов, развитие которых после их изобретения [15.82] достигло высочайшего уровня. Причина этого состоит в том, что ток, зависящий от напряженности перпендикулярного поля, имеет чисто двумерный характер. Одна из программ, успешно используемых во многих лабораториях, называется ADDET [15.165]. Мы также попытались заполнить пробел и разработали для двумерного стационарного анализа планарных МОП-транзисторов программу MINIMOS [15.140]. [c.390]

Раздел 15.4 полностью посвящен приложениям программы MINIMOS. Во-первых, дается наглядный пример, на котором показывается применимость модели высокого уровня типа MINIMOS для анализа характеристик прибора. Этот пример позволяет продемонстрировать влияние ионной имплантации в область канала МОП-транзистора очень малых размеров на пороговое напряжение и сквозное обеднение. Во-вторых, приводится анализ чувствительности характеристик прибора к технологии его изготовления, что наилучшим образом иллюстрирует целесообразность численного моделирования. Далее описывается более сложный пример, показывающий, что с помощью численного моделирования можно прийти к пониманию сложных взаимосвязей различных физических явлений. Он завершается объяснением причин эффекта защелкивания в миниатюрном МОП-транзисторе. В разд. 15.5 проводится анализ компланарных приборов. Для этой цели исследуются /7-МОП-инвертор с нагрузкой обеднения и КМОП-инвертор. На этих нескольких примерах демонстрируется возможность извлечения большого объема информации о функционировании приборов с помощью численного моделирования, показывается эффективность этого аппарата и широкий спектр его приложений в электронной технике. [c.391]

Довольно трудно привести пример, который был бы интересен квалифицированному читателю и одновременно доступен читателям, вообще интересующимся моделированием, но не имеющим специальных знаний по физике приборов. Мы остановились на эффектах ионной имплантации в короткоканальных МОП-транзисторах, чтобы показать применимость двумерного моделирования. Были рассчитаны три прибора, параметры которых приводятся в наборах входных данных, представленных на рис. 15.7. Последующее обсуждение этого рисунка покажет легкость и простоту использования программ моделирования MINIMOS [15,138 - 15.142]. [c.416]

Обычно в работах, посвященных короткоканальным МОП-транзисторам, дается сравнение теоретических кривых с отдельными экспериментальными результатами. В некоторых из них обсуждаются результаты статистической обработки измерений [15.42], но только в одной работе [15,184], насколько нам известно, подробно изучается характер электрических свойств, а именно, поведение порогового напряжения. В то же время большинству характеристик приборов присуща та или иная зависимость от разброса геометрических и технологических параметров. И представляется совершенно необходимым анализировать и давать эти зависимости, по возможности, непосредственно. С целью изучения наиболее важных особенностей поведения были проведены численные исследования. Такая программа двумерного моделирования, как MINIMOS, как нельзя лучше подходит для численного исследования чувствительности характеристик прибора к разбросу конструктивных и технологических параметров. [c.426]

В этой главе мы попытались описать моделирование МОП-транзисторов с помощью численных методов. Были обсуждены физические основы и кратко рассмотрены все более усложняющиеся численные методы. Безусловно, только развитие основ физики полупроводников приведет к разработке моделей, пригодных для более надежного моделирования работы приборов, т. е. моделей, которые соответствовали бы достижениям технологии на современном уровне миниатюризации. Наиболее важная цель моделирования, а именно способность прогнозировать характеристики нового прибора на этапе проектирования, может быть достигнута только в том случае, если физические параметры в основных уравнениях будут проанализированы еще более тщательно. Возможно, для этого придется полностью пересмотреть некоторые общепринятые предположения и приближения и, по-видимому, это единственный способ освободиться от огромного количества подгоночных параметров и эвристических формул, которые все еще моделируют с той или иной точностью некоторые сложные физические явления. До разработки наиболее адекватной модели нужно провести очень тщательный анализ собственно физических процессов. Широкие возможности аппарата численного анализа в предсказании свойств приборов были продемонстрированы на примере программы моделирования МОП-транзистора -MINIMOS. [c.446]

Узкоканальный эффект изучался на 81 —А1-МОП-транзисторе [16.24, 16.26, 16.27]. Пороговое напряжение этого прибора определялось с помощью моделирования сечения транзистора по ширине. Порог также вычислялся из линейной экстраполяции зависимости инверсионного заряда от напряжения на затворе к нулевому заряду. На рис. 16.16 наблюдается хорошее совпадение эмпирических и полученных в ходе моделирования пороговых напряжений при двух значениях смещения подложки приборов с длинным каналом. [c.481]

С использованием программы FIELDAY были разработаны конструкции различных транзисторов [16.30]. Было обнаружено что характеристики транзисторов весьма чувствительны к вариациям уровня легирования и расположения областей р-типа. Почти оптимальный прибор получается при имплантировании в р-область под окисел затвора дополнительного слоя с крутым профилем. Зависимости потерь входного сигнала для такого имплантированного МОП-транзистора с V-канавкой, стандартного МОП-транзистора с У-канавкой и планарного транзистора с одинаковыми толщиной окисла и длиной канала приводятся на рис. 16.21. При подаче сигнала 5 В стандартный может сохранить лишь 75 % заряда планарного прибора, в то время как имплантированный транзистор - почти 90 %. Таким образом, применение численного моделирования позволило повысить эффективность на 20 %. Эту цифру можно непосредственно перевести в количественную меру улучшения характеристик ЗУ либо в меру уменьшения размеров кристалла и стоимости. [c.485]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...