半导体工艺仿真指导书Word格式.docx

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图1.9结果显示窗口

d)在二维结构结果显示窗口中依次点击“plot”——“display”选项,弹出如图1.10的图形显示设置窗口。

在窗口中可以分别设置网格、边距、区域、等位线、矢量信息、光特性、结、电极、三维信息、颜色信息参数。

图1.10图形显示设置窗口

e)在特性曲线结果显示窗口中依次点击“plot”——“display”选项,弹出如图1.11所示的波形显示设置窗口。

在窗口中可设置曲线显示类型、坐标类型、XY轴显示量等参数。

图1.11波形显示设置窗口

f)在二维结构结果显示窗口中依次点击“tool”——“cutline”选项,弹出如图1.12所示的cutline窗口。

可以通过选取cutline,提取结构中某一点的特性参数。

图1.12cutline窗口

g)调取仿真实例

h)在deckbuild界面依次点击“help”——“example”菜单,启动如图1.13的“exampleloader”窗口。

图1.13“exampleloader”窗口

在“exampleloader”窗口第一行的下拉菜单中可以选择MOS、BJT等器件或Athena-implant等工艺类型,选定类型后可从下方列表中选取所需实例。

二、

silvacoTCAD工艺仿真操作

1、基本命令

a)go与quit

作用:

启动和退出仿真器。

例子:

goathena

#

linexloc=0spac=0.1

linexloc=0.2spac=0.006

.

tonyplot-overlay-stmos1ex02_1.log

quit

b)set

设置全局变量或tonyplot显示方式

settemp=1000

difusetime=30temp=$temp

此例中将“temp”设置为全局变量,在之后的仿真中声明“$temp”即可调用变量值。

c)tonyplot

图形显示仿真生成的器件结构、波形曲线等信息。

tonyplot-overlaycv.logiv.log-setshow.set

此例中将cv.log和iv.log两个文件,按照设置文件show.set的设置,叠加显示在一个窗口中。

d)extract

提取仿真中得到的器件、材料特性信息。

extractname=“gateox”thicknessoxidemat.occno=1

提取名称gateox厚度氧化物材料截取点1个x.val=0.49

x轴坐标0.49

此例中在x坐标0.49处,截取一个采样点,提取氧化物厚度,生成名为“gateox”的参数,并输出。

extractname=“nxj”xjsiliconmat.occno=1x.val=0.1

提取名称nxj结深硅材料截取点1个x轴坐标0.1

junc.occno=1

结截取点1个

此例中在x坐标0.1处,截取一个采样点,提取硅材料中的结深,生成名为“nxj”的参数,并输出。

e)structure

翻转已有结构,或保存、倒入结构文件

structureoutfile=filename.str

保存当前结构为结构文件“filename.str”。

structureinfile=filename.str

导入名为“filename.str”的结构文件。

structuremirrorleft

对当前结构做镜像翻转。

structureflip.y

对当前结构做上下翻转。

2、网格定义

a)衬底网格定义

命令:

line

参数:

x——x轴

y——y轴

location——坐标位置

spacing——格点间距

linexloc=0.0spacing=0.1

linexloc=1.0spacing=0.1

lineyloc=0.0spacing=0.2

lineyloc=2.0spacing=0.2

此例中定义x坐标起点0.0、终点1.0,格点间距0.1;

y坐标起点0.0、终点2.0,格点间距0.2。

b)新增淀积层网格定义

divisions——格点分层数量

dy——设定格点间距

ydy——格点间距起始位置

min.dy_最小格点间距

min.space——最小边界间距

depositpolysiliconthick=0.50divisions=10dy=0.1

ydy=0.02min.dy=0.01min.space=0.01

此例中将厚度为0.5的多晶硅坐标格点分为10层,设定格点间距为0.1,从0.02处开始执行0.1的间距,最小格点间距0.01,最小边界间距0.01。

3、衬底初始化

a)命令与语法

INITIALIZE

[MATERIAL][ORIENTATION=<

n>

][ROT.SUB=<

][C.FRACTION=<

]

[C.IMPURITIES=<

|RESISTIVITY=<

][C.INTERST=<

[C.VACANCY=<

][BORON|PHOSPHORUS|ARSENIC|ANTIMONY]

[NO.IMPURITY][ONE.D|TWO.D|AUTO][X.LOCAT=<

][CYLINDRICAL]

[INFILE=<

c>

][STRUCTURE|INTENSITY][SPACE.MULT=<

]

[INTERVAL.R=<

][LINE.DATA][SCALE=<

][FLIP.Y]

[DEPTH.STR=<

][WIDTH.STR=<

b)常用参数:

MATERIAL——衬底材料

ORIENTATION——衬底晶向

C.IMPURITIES——衬底杂质浓度

RESISTIVITY——衬底电阻率

ONE.D,TWO.D,AUTO——仿真维度

c)例子:

initsiliconc.boron=3.0e15orientation=100two.d

此例中初始化衬底为100晶向的单晶硅,衬底掺杂浓度为3.0e15的硼杂质,仿真维度为二维。

initsiliconphosphorresistivity=10orientation=111

此例中初始化衬底为111晶向的硅,衬底掺杂磷,电阻率10。

4、氧化、扩散

DIFFUSE

TIME=<

[HOURS|MINUTES|SECONDS]

TEMPERATURE=<

[T.FINAL=<

|T.RATE=<

[DRYO2|WETO2|NITROGEN|INERT][HCL.PC=<

][PRESSURE=<

[F.02=<

|F.H2=<

|F.H20=<

|F.N2=<

|F.HCL=<

][NO.DIFF][REFLOW]

[DUMP][DUMP.PREFIX=<

][TSAVE=<

][TSAVE.MULT=<

[B.MOD=<

][p.MOD=<

][AS.MOD=<

][IC.MOD=<

][VI.MOD=<

TIME——时间

HOURS,MINUTES,SECONDS——时间单位

TEMPERATURE——工作氛围温度

DRYO2,WETO2,NITROGEN——工作气体氛围

HCL.PC——氧化剂中HCL百分比

PRESSURE——工作气压

F.02,F.H2,F.H20,F.N2,F.HCL——气体流速

C.IMPURITIES——工作气氛中杂质及其浓度

diffusetime=30temp=1000c.boron=1.0e20

此例中设定扩散时间30分钟、恒温1000℃、掺杂硼浓度1.0e20。

diffusetime=30temp=1000dryo2

此例中设定扩散时间30分钟、恒温1000℃、气氛为干氧,则实际为氧化工艺。

diffusetime=10temp=1000f.o2=10f.h2=10f.hcl=.1

此例中设定扩散时间10分钟、恒温1000℃、氧气10L/min、氢气10L/min、HCL0.1L/min。

5、离子注入

IMPLANT

[GAUSS|PEARSON|FULL.LAT|MONTECARLO|BCA][CRYSTAL|AMORPHOUS]

IMPURITYENERGY=<

DOSE=<

[FULL.DOSE]

[TILT=<

][ROTATION=<

][FULLROTATION][PLUS.ONE][DAM.FACTOR=<

[DAM.MOD=<

][PRINT.MOM][X.DISCR=<

][LAT.RATIO1][LAT.RATIO2]

[S.OXIDE=<

][MATCH.DOSE|RP.SCALE|MAX.SCALE][SCALE.MOM][ANY.PEARSON]

[N.ION=<

][MCSEED=<

][TEMPERATURE=<

][DIVERGENCE=<

[IONBEAMWIDTH=<

][IMPACT.POINT=<

][SMOOTH=<

[SAMPLING][DAMAGE][MISCUT.TH][MISCUT.PH][TRAJ.FILE=<

[N.TRAJ=<

][Z1=<

][M1=<

GAUSS,BCA,PEARSON,FULL.LAT,MONTECARLO——离子注入模型

CRYSTAL,AMORPHOUS——设定衬底晶体结构

IMPURITY——注入杂质类型

ENERGY——注入能量

DOSE——注入剂量

TILT——离子束入射角

ROTATION——离子束与仿真面夹角

FULLROTATION——设置为全角度注入

TEMPERATURE——注入时衬底温度

implantphosphdose=1e14energy=50tilt=10

此例中设定磷注入、注入剂量1e14、注入能量energy=50、入射角10°

6、淀积

DEPOSIT

MATERIAL[NAME.RESIST=<

]THICKNESS=<

[SITOPOLY][TEMPERATURE=<

[DIVISIONS=<

][DY=<

][YDY=<

][MIN.DY=<

][MIN.SPACE=<

][F.IMPURITIES=<

][F.INTERST=<

][F.VACANCY=<

]F.FRACTION=<

[MACHINE=<

][TIME=<

][HOURS|MINUTES|SECONDS]

[N.PARTICLE=<

][OUTFILE=<

][SUBSTEPS=<

][VOID]

MATERIAL——淀积材料

NAME.RESIST——淀积光刻胶类型

THICKNESS——淀积厚度

C.IMPURITIES——淀积层杂质浓度

F.IMPURITIES——淀积层顶部杂质浓度

depositaluminthick=0.03divi=2

此例中淀积厚度为0.03的铝,材料厚度纵向分为2层。

depositmaterial=BPSGthickness=0.1div=6c.boron=1e20c.phos=1e20

此例中淀积厚度为0.1的BPSG,含硼杂质浓度1e20,磷杂质浓度1e20,材料厚度纵向分为6层。

7、刻蚀

ETCH

[MATERIAL][NAME.RESIST]

[ALL|DRY][THICKNESS=<

][ANGLE=<

][UNDERCUT=<

[LEFT|RIGHT|ABOVE|BELOW][P1.X=<

][P1.Y=<

][P2.X=<

][P2.Y=<

[START|CONTINUE|DONE][X=<

][Y=<

][TOP.LAYER][NOEXPOSE][DT.FACT=<

][DT.MAX=<

[DX.MULT=<

][MACHINE=<

[MC.REDEPO][MC.SMOOTH=<

][MC.DT.FACT=<

][MC.MODFNAME=<

MATERIAL——刻蚀材料

NAME.RESIS——刻蚀光刻胶种类

THICKNESS——刻蚀厚度

LEFT,RIGHT,ABOVE,BELOW——指定刻蚀区域方向

P1.X,P1.Y,P2.X,andP2.YT——指定刻蚀区域坐标

ALL——刻蚀所有指定材料

etchaluminiumrightp1.x=1.5

此例中刻蚀x坐标1.5右侧的铝。

etchoxideall

此例中刻蚀所有氧化物。

etchsiliconthick=0.5

此例中刻蚀硅材料厚度为0.5。

etchoxidestartx=1.5y=0.0

etchcontinuex=1.5y=−0.6

etchcontinuex=3.5y=−0.6

etchdonex=3.5y=0.0

此例中以x=1.5y=0.0;

x=1.5y=−0.6;

x=3.5y=−0.6;

x=3.5y=0.0四个坐标为顶点,刻蚀坐标点包围区域内的氧化物。

8、光刻

MASK

NAME=<

[REVERSE][DELTA=<

ILLUMINATION

[I.LINE|G.LINE|H.LINE|KRF.LASER|DUV.LINE|ARF.LASER|F2.LASER|LAMBDA=<

[X.TILT=<

][Z.TILT=<

][INTENSITY=<

PROJECTION

[NA=<

][FLARE=<

PUPIL.FILTER

CIRCLE|SQUARE|GAUSSIAN|ANTIGAUSS

[GAMMA=<

][IN.RADIUS=<

][OUT.RADIUS=<

][PHASE=<

[TRANSMIT=<

][CLEAR.FIL]

NAME——导入掩模文件名

I.LINE,G.LINE,H.LINE——照明系统所用波长

LAMBDA——定义和改变光源波长

X.TILT,Z.TILT——照明系统与光轴夹角

NA——光学投影系统孔隙数

FLARE——成像时的耀斑数

CIRCLE,SQUARE,GAUSSIAN——发射孔形状

GAMMA——发射孔透明度

TRANSMIT——透射率

三、

silvacoTCAD器件仿真操作

图3.1silvacoTCAD器件仿真流程

1.初始化网格

meshspace.mult=<

value>

location——格点位置

x.meshlocation=0.0spacing=0.05

此例中定义x格点坐标0.0,格点间距0.05。

2.区域定义

regionnumber=<

<

material>

[<

position>

b)例子:

regionnum=1y.max=0.5silicon

regionnum=2y.min=0.5y.max=1.0x.min=0x.max=1.0oxide

regionnum=3y.min=1.0y.max=2.0x.min=0x.max=1.0GaAs

此例中定义了3个区域,材料分别是硅、氧化物、砷化镓;

每个区域通过x、y轴的最大与最小坐标确定范围。

3.电极定义

electrodename=<

en>

[number=<

][substrate]<

region>

elecname=emitterx.min=1.75x.max=2.0y.min=-0.05

y.max=0.05

此例中定义电极名称为“emitter”,并通过x、y轴的最大与最小坐标确定电极位置。

4.杂质分布

doping<

distributiontype>

dopanttype>

positionparameters>

dopinguniformconc=1e16n.typeregion=1

此例中定义在区域1中形成浓度为1e16的n型均匀掺杂。

5.电极连接

a)使用contact命令和common参数短接两个电极

contactname=basecommon=collector

实现基极与集电极的短接

6.获取器件特性

使用solve命令通过对器件施加电流或电压来获取器件特性。

a)直流特性

solveinit

初始化,所有电极电压加为0V;

solvevbase=0.1

基极电压加为0.1V;

solvevdrain=0.0vstep=0.05vfinal=5.0name=drain

对漏极施加0-5V,步长为0.05V的扫描电压;

solvevbase=0.2

...

solvevbase=2.0

基极电压从0.1V加到0.2V,再逐步加到2V,可用于获取BE结I-V特性;

solveprevious

将之前计算所得结果用作当前计算的初始近似。

b)交流小信号特性

solvevbase=0vstep=0.05vfinal=2.0name=baseacfreq=1e6

频率不变,改变基极直流电压偏置,可用于获取特定频率下CV特性;

solvevbase=0.7acfreq=1e9fstep=1e9nfstep=10

基极电压0.7V,交变频率以1GHz步长,从1GHz增加到11GHz;

solvevbase=0.7acfreq=1e6fstep=2mult.fnfstep=10

solveprevacfreq=1e6fstep=2mult.fnfstep=10

基极电压0.7V,初始频率1MHz,频率每次增加变为原来的2被,最终频率1GHz;

7.提取仿真结果

a)命令:

extractextract-parameters

b)语法:

<

QSTRING>

——表示字符串;

EXPR>

——表示整数;

竖线|——表示在左右的参数中选其一;

中括号[]——表示其中的参数为可选参数;

c)参数提取

extractname=“chan_surf_conc”surf.concimpurity=“Net

Doping”material=“Silicon”mat.occno=1x.val=0.45

在x坐标0.45处选取1个材料截取点,提取名为“chan_surf_conc”对硅表面浓度;

extractname=“n++sheetrho”sheet.resmaterial=“Silicon”

mat.occn

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