silvaco教程Word文档格式.docx

silvaco教程Word文档格式.docx

《silvaco教程Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《silvaco教程Word文档格式.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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131.347Å

。

图4.14Extract语句运行时的输出

4.1.7栅氧厚度的最优化

下面介绍如何使用DECKBUILD中的最优化函数来对栅极氧化厚度进行最优化。

假定所测量的栅氧厚度为100Å

，栅极氧化过程中的扩散温度和偏压均需要进行调整。

为了对参数进行最优化，DECKBUILD最优化函数应按如下方法使用：

a.依次点击Maincontrol和Optimizer…选项；

调用出如图4.15所示的最优化工具。

第一个最优化视窗显示了Setup模式下控制参数的表格。

我们只改变最大误差参数以便能精确地调整栅极氧化厚度为100Å

；

b.将MaximumError在criteria一栏中的值从5改为1；

c.接下来，我们通过Mode键将Setup模式改为Parameter模式,并定义需要优化参数（图4.16）。

图4.15DECKBUILD最优化的Setup模式

图4.16Parameter模式

需要优化的参数是栅极氧化过程中的温度和偏压。

为了在最优化工具中对其进行最优化，如图4.17所示，在DECKBUILD窗口中选中栅极氧化这一步骤；

图4.17选择栅极氧化步骤

d.然后，在Optimizer中，依次点击Edit和Add菜单项。

一个名为Deckbuild：

ParameterDefine的窗口将会弹出，如图4.18所示，列出了所有可能作为参数的项；

图4.18定义需要优化的参数

e.选中temp=<

variable>

和press=<

这两项。

然后，点击Apply。

添加的最优化参数将如图4.19所示一样列出；

图4.19增加的最优化参数

f.接下来，通过Mode键将Parameter模式改为Targets模式,并定义优化目标；

g.Optimizer利用DECKBUILD中Extract语句的值来定义优化目标。

因此，返回DECKBUILD的文本窗口并选中Extract栅极氧化厚度语句，如图4.20所示；

图4.20选中优化目标

h.然后，在Optimizer中，依次点击Edit和Add项。

这就将“栅极氧化”这个目标添加到了Optimizer的目标列表中去。

在目标列表里定义目标值。

在Targetvalue中输入值100Å

（见图4.21）；

通过在栅极氧化工艺过程中改变温度和偏压，Optimizer对栅极氧化厚度进行了优化。

i.为了观察优化过程，我们可以将Targets模式改为Graphics模式，如图4.22所示；

图4.21在Targetvalue中输入值100Å

图4.22Optimizer中的Graphics模式

j.最后，点击Optimize键以演示最优化过程。

仿真将会重新运行，并且在一小段时间之后，重新开始栅极氧化这一步骤。

优化后的结果为，温度925.727C，偏压0.982979，以及抽样氧化厚度100.209Å

，如图4.23所示；

为了完成最优化，温度和偏压的最优化值需要被复制回输入文档中。

k.为了复制这些值，需要返回Parameters模式并依次点击Edit和CopytoDeck菜单项以更新输入文档中的最优化值，输入文档将会在正确的地方自动更新。

如图4.24所示；

图4.23最优化完成

图4.24优化后的参数在正确的地方自动更新

4.1.8完成离子注入

离子注入是向半导体器件结构中掺杂的主要方法。

在ATHENA中，离子注入是通过可在ATHENAImplant菜单中设定的Implant语句来完成的。

这里要演示阈值电压校正注入，条件是杂质硼的浓度为9.5×

1011cm-2，注入能量为10keV，tilt为7度，rotation为30度，步骤如下：

g.在Command