Tcad (athena) 로 nmos 반도체 설계 시뮬레이션 보고서

1. 서론
- 요약
본 반도체 소자 수업에서 학습한 NMOS를 TCAD(Technology Computer Aided Design, TCAD는 반도체 공정·소자 현상에 대한 모델링을 기반으로 제품의 특성을 예측하는 기반기술 분야. 쉽게 말해 새로운 반도체를 만들 때 생산라인에 적용하기 전에 시뮬레이션을 돌려 미리 확인하는 과정)로 구현해 보고, NMOS의 paramaters를 변경해 봄으로써 NMOS의 특성을 직접 확인하기 위함으로 SILVACO Athena 왿� Atlas Simulation을 이용하여 제시한 Reference NMOS 특성과 상호 비교하여 VD=0.1v일 때 Vth값의 변화를 보며 Vth=5v로 설계를 하고 VG값에 따른 ID값을 VD=1v일 때 ID> 이 되도록 하는 것을 설계의 방향으로 잡는다.

1.1. 구성요소
- 목표설정
NMOS 구조 설계 후 VD=0.1V일 때 Vth값을 5V로 도출 해내고 VD=1v일 때 ID 값을 ID> 이 되도록 설계한다.
- 분석
Substrate Doping Concentration, Source/Drain Doping Profile,Oxide 두께, Gate 선폭 을 설계 변수로 두어 NMOS의 특성 및 목표에 부합하는 최적화된 변수를 선출하여 이를 분석한다.
- 설계
T-CAD Simulation인 Athena를 이용하여 process flow를 생성하고 Layout mask를 제어하도록 한다. 또 2D Image Plotting으로 특성을 살펴보고, Parameter를 보정해본다.
- 평가
Reference NMOS에 대비하여 자신이 직접 설계한 NMOS의 특성이 올바르게 설정 되었는지지 확인하여 평가한다.(Vth,ID)

1.2. 현실적 제한 요소
- 사회
특성 요소에 각 변화를 줌으로써 요소마다 소자에 미치는 영향에 대해 살펴보고, 이를 통하여 NMOS의 특성을 좋게 하여 기술 경쟁력을 높인다.