Silvaco中文学习手册Word文档格式.docx
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d.氧化、扩散、退火以及离子注入
e.结构操作
f.保存和加载结构信息
4.1.2创建一个初始结构
1定义初始直角网格
a.输入UNIX命令:
deckbuild-an&
,以便在deckbuild交互模式下调用ATHENA。
在短暂的延迟后,deckbuild主窗口将会出现。
如图4.1所示,点击File目录下的EmptyDocument,清空DECKBUILD文本窗口;
图4.1清空文本窗口
b.在如图4.2所示的文本窗口中键入语句goAthena;
图4.2以“goathena”开始
接下来要明确网格。
网格中的结点数对仿真的精确度和所需时间有着直接的影响。
仿真结构中存在离子注入或者形成PN结的区域应该划分更加细致的网格。
c.为了定义网格,选择MeshDefine菜单项,如图4.3所示。
下面将以在0.6μm×
0.8μm的方形区域内创建非均匀网格为例介绍网格定义的方法。
图4.3调用ATHENA网格定义菜单
2在0.6μm×
0.8μm的方形区域内创建非均匀网格
a.在网格定义菜单中,Direction(方向)栏缺省为X;
点击Location(位置)栏并输入值0;
点击Spacing(间隔)栏并输入值0.1;
b.在Comment(注释)栏,键入“Non-UniformGrid(0.6umx0.8um)”,如图4.4所示;
c.点击insert键,参数将会出现在滚动条菜单中;
图4.4定义网格参数图4.5点击Insert键后
d.继续插入X方向的网格线,将第二和第三条X方向的网格线分别设为0.2和0.6,间距均为0.01。
这样在X方向的右侧区域内就定义了一个非常精密的网格,用作为NMOS晶体管的有源区;
e.接下来,我们继续在Y轴上建立网格。
在Direction栏中选择Y;
点击Location栏并输入值0。
然后,点击Spacing栏并输入值0.008;
f.在网格定义窗口中点击insert键,将第二、第三和第四条Y网格线设为0.2、0.5和0.8,间距分别为0.01,0.05和0.15,如图4.6所示。
图4.6Y方向上的网格定义
g.为了预览所定义的网格,在网格定义菜单中选择View键,则会显示ViewGrid窗口。
h.最后,点击菜单上的WRITE键从而在文本窗口中写入网格定义的信息。
如图4.7。
图4.7对产生非均匀网格的行说明
4.1.3定义初始衬底参数
由网格定义菜单确定的LINE语句只是为ATHENA仿真结构建立了一个直角网格系的基础。
接下来需要对衬底区进行初始化。
对仿真结构进行初始化的步骤如下:
a.在ATHENACommands菜单中选择MeshInitialize…选项。
ATHENA网格初始化菜单将会弹出。
在缺省状态下,<
100>
晶向的硅被选作材料;
b.点击Boron杂质板上的Boron键,这样硼就成为了背景杂质;
c.对于Concentration栏,通过滚动条或直接输入选择理想浓度值为1.0,而在Exp栏中选择指数的值为14。
这就确定了背景浓度为1.0×
1014原子数/cm3;
(也可以通过以Ohm·
cm为单位的电阻系数来确定背景浓度。
)
d.对于Dimensionality一栏,选择2D。
即表示在二维情况下进行仿真;
e.对于Comment栏,输入“InitialSiliconStructurewith<
Orientation”,如图4.8;
f.点击WRITE键以写入网格初始化的有关信息。
图4.8通过网格初始化菜单定义初始的衬底参数
4.1.4运行ATHENA并且绘图
现在,我们可以运行ATHENA以获得初始的结构。
点击DECKBUILD控制栏里的run键。
输出将会出现在仿真器子窗口中。
语句structoutfile=.history01.str是DECKBUILD通过历史记录功能自动产生的,便于调试新文件等。
使初始结构可视化的步骤如下:
a.选中文件“.history01.str”。
点击Tools菜单项,并依次选择Plot和PlotStructure…,如图4.9所示;
在一个短暂的延迟之后,将会出现TONYPLOT。
它仅有尺寸和材料方面的信息。
在TONYPLOT中,依次选择Plot和Display…;
b.出现Display(二维网格)菜单项,如图4.10所示。
在缺省状态下,Edges和Regions图象已选。
把Mesh图象也选上,并点击Apply。
将出现初始的三角型网格,如图4.11所示。
现在,之前的INIT语句创建了一个0.6μm×
0.8μm大小的、杂质硼浓度为1.0×
1014原子数/cm3、掺杂均匀的<
晶向的硅片。
这个仿真结构已经可以进行任何工艺处理步骤了(例如离子注入,扩散,刻蚀等)。
图4.9绘制历史文件结构
图4.10Tonyplot:
Display(二维网格)菜单
图4.11初始三角网格
4.1.5栅极氧化
接下来,我们通过干氧氧化在硅表面生成栅极氧化层,条件是1个大气压,950°
C,3%HCL,11分钟。
为了完成这个任务,可以在ATHENA的Commands菜单中依次选择Process和Diffuse…,ATHENADiffuse菜单将会出现。
a.在Diffuse菜单中,将Time(minutes)从30改成11,Tempreture(C)从1000改成950。
Constant温度默认选中(见图4.12);
图4.12由扩散菜单定义的栅极氧化参数
图4.13栅极氧化结构
b.在Ambient栏中,选择DryO2项;
分别检查Gaspressure和HCL栏。
将HCL改成3%;
在Comment栏里输入“GateOxidation”并点击WRITE键;
c.有关栅极氧化的数据信息将会被写入DECKBUILD文本窗口,其中Diffuse语句被用来实现栅极氧化;
d.点击DECKBUILD控制栏上的Cont键继续ATHENA仿真。
一旦栅极氧化完成,另一个历史文件“.history02.str”将会生成;
选中文件“.history02.str”,然后点击Tools菜单项,并依次选择Plot和PlotStructure…,将结构绘制出来;
最终的栅极氧化结构将出现在TONYPLOT中,如图4.13所示。
从图中可以看出,一个氧化层淀积在了硅表面上。
4.1.6提取栅极氧化层的厚度
下面过DECKBUILD中的Extract程序来确定在氧化处理过程中生成的氧化层的厚度。
a.在Commands菜单点击Extract…,出现ATHENAExtract菜单;
Extract栏默认为Materialthickness;
在Name一栏输入“Gateoxide”;
对于Material一栏,点击Material…,并选择SiO~2;
在Extractlocation这一栏,点击X,并输入值0.3;
b.点击WRITE键,Extract语句将会出现在文本窗口中;
在这个Extract语句中,mat.occno=1为说明层数的参数。
由于这里只有一个二氧化硅层,所以这个参数是可选的。
然而当存在有多个二氧化硅层时,则必须指定出所定义的层;
c.点击DECKBUILD控制栏上的Cont键,继续进行ATHENA仿真仿真。
Extract语句运行时的输出如图4.14所示;
从运行输出可以看到,我们测量的栅极氧化厚度为131.347?
。
图4.14Extract语句运行时的输出