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第二篇半导体工艺及器件仿真软件Silvaco操作指南主要介绍了半导体器件及工艺仿真软件Silvaco的基本使用。
书中通过例程引导学习工艺仿真模块Athena和器件仿真模块Atlas，通过这两部分的学习可以使学习人员深入了解半导体物理的基本知识，半导体工艺的流程，以及晶体管原理的基本原理，设计过程，器件的特性。
对于学习集成电路的制备及后道工序有一定的帮助。
第一章 SILVACO软件介绍 (3)1.1程序启动 (3)1.2选择一个应用程序例子 (4)1.3工艺模拟 (6)1.3.1 运行一次模拟 (6)1.3.2 渐进学习模拟 (6)1.3.3 绘制结构 (6)1.3.4 使用Tonyplot进行绘图 (7)1.3.5 修正绘图的外观 (7)1.3.6 缩放及在图上进行平移 (8)1.3.7 打印图形 (9)1.4使用H ISTORY功能 (9)1.5明确存贮状态 (10)1.6创建用于比较的两个结构文件 (10)1.6.1 存贮文件创建 (10)1.6.2 文件交叠 (11)1.7运行MOS工艺程序的第二部分 (13)1.7.1 `Stop At' 功能 (13)1.7.2 使用Tonyplot用于2-D结构 (14)1.7.3 使用Tonyplot来制备一轮廓图 (14)1.7.4 产生交互式图例 (16)1.8工艺参数的抽取 (17)1.8.1 源漏结深 (18)1.8.2 器件阈值电压 (18)1.8.3 电导及偏压曲线 (18)1.8.4 一些薄层电阻 (20)1.8.5 沟道表面掺杂浓度 (20)1.9器件模拟 (21)1.9.1 器件模拟界面工艺 (21)1.9.2 建立器件模拟 (21)1.9.3 执行器件模拟 (22)1.9.4 抽取器件参数 (22)第二章电阻仿真及阻值抽取 (23)第三章扩散二极管仿真 (33)2.1硼扩散 (33)2.2进行MESH的实验 (38)2.3绘制杂质掺杂轮廓曲线 (39)2.4查看抽取结果 (40)第四章 NMOS电学特性仿真 (42)3.1NMOS例子加载 (42)3.2T ONYPLOT操作 (43)3.3查看电学仿真结果 (47)第五章工艺流程的横断面观察 (50)4.1初始化衬底 (50)4.2氧化层屏蔽 (50)4.3NWELL注入 (51)4.4PWELL注入 (51)4.5场氧化层生长 (52)4.6 阱推进52第一章 Silvaco软件介绍本章将介绍下面两个VWF（虚拟wafer制备）交互工具的基本使用：•Deckbuild：VWF运行时控制应用程序。
§4 工艺及器件仿真工具SILVACO-TCAD本章将向读者介绍如何使用SILVACO公司的TCAD工具ATHENA来进行工艺仿真以及ATLAS来进行器件仿真。
假定读者已经熟悉了硅器件及电路的制造工艺以及MOSFET和BJT 的基本概念。
4.1 使用ATHENA的NMOS工艺仿真4.1.1 概述本节介绍用ATHENA创建一个典型的MOSFET输入文件所需的基本操作。
包括：a. 创建一个好的仿真网格b. 演示淀积操作c. 演示几何刻蚀操作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Empty Document，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go Athena ；图4.2 以“go athena”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Mesh Define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-Uniform Grid(0.6um x 0.8um)”,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。
实验研究基于Silvaco Atlas的SOI器件性能仿真研究作者/黄玮、杨月霞、林慧敏，江苏信息职业技术学院项目：江苏高校品牌专业建设工程资助项目，项目编号ppzyB190。
摘要：本文主要针对SOI器件结构展开研究，对于SOI MOS器件的结果和特性进行分析，讨论，并利用SILVACO TCAD软件来对SOI的器件结构与性能进行仿真，与研究分析结果进行比对，可以看出SOI器件能够有效改善MOS器件的阈值和亚阈值特性。
关键词：Silvaco Atlas;SOI结构；SOI MOS器件引言集成电路发展迅速，特征尺寸不断减小，目前，大型半 导体制造商三星，台积电等的主流工艺节点是14纳米，16 纳米，但是目前三星已经预告开发7纳米制造工艺，并预 计在未来几年问世。
随着特征尺寸的不断减小，对集电电路 的结构，制造工艺，原材料的要求也越来越高，传统的器件 结构已经无法满足电路性能的要求了。
FinFET,SOI结构 等能有效改善特征尺寸不断缩小过程中所遇到的问题。
其中SOI结构可以有效抑制CMOS电路中常见的闩锁 效应，具有抗辐照性能好，工作速度快，功耗低，成本低等 优点。
为Global Foundries,Samsung等制造商所采用。
采用器件仿真软件Silvaco TCAD,可以有效研究SOI MOS器件的特性。
Silvcao TCAD软件可以进行一维，二维 和三维工艺仿真，还可以进行二维和三维器件仿真。
主要包 括ATHENA工艺仿真工具和ATLAS器件仿真工具。
本论文 中主要使用ATLAS工具对器件结构及特性进行研究。
1. SOI结构SOI(Silicon On Insulator)技术，全称为绝缘体上的 硅。
顶层硅跟衬底之间加入了_层埋氧层。
根据顶层硅膜厚度，将SOI分成了厚膜和薄膜两类。
通过栅下半导体表面的最大耗尽层宽度为标准来进行划分，若硅膜厚度4>2>^，则属于厚膜SOI器件，在正背界 面耗尽区之间存在中性区域，硅膜并没有完全耗尽，所以又 称为部分耗尽SOI器件（PD SOI)。
第二篇半导体工艺及器件仿真软件Silvaco操作指南主要介绍了半导体器件及工艺仿真软件Silvaco的基本使用。
书中通过例程引导学习工艺仿真模块Athena和器件仿真模块Atlas，通过这两部分的学习可以使学习人员深入了解半导体物理的基本知识，半导体工艺的流程，以及晶体管原理的基本原理，设计过程，器件的特性。
对于学习集成电路的制备及后道工序有一定的帮助。
第一章 SILVACO软件介绍 .............. 错误!未定义书签。
程序启动................................... 错误!未定义书签。
选择一个应用程序例子...................... 错误!未定义书签。
工艺模拟 .................................. 错误!未定义书签。
运行一次模拟............................. 错误!未定义书签。
渐进学习模拟............................. 错误!未定义书签。
绘制结构................................. 错误!未定义书签。
使用Tonyplot进行绘图 ................... 错误!未定义书签。
修正绘图的外观 .......................... 错误!未定义书签。
缩放及在图上进行平移 .................... 错误!未定义书签。
打印图形................................. 错误!未定义书签。
使用H ISTORY功能 ........................... 错误!未定义书签。
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创建用于比较的两个结构文件................. 错误!未定义书签。
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Indium Implant and Anneal1 go athena23 #TITLE: Indium Anneal45 #the x dimension definition6 line x loc = 0.0 spacing=0.17 line x loc = 0.1 spacing=0.189 #the vertical definition10 line y loc = 0 spacing = 0.0211 line y loc = 2.0 spacing = 0.201213 #initialize the mesh14 init silicon c.phos=1.0e141516 #perform uniform boron implant17 implant indium dose=1e13 energy=70 monte18 structure outfile=andfex12_0.str1920 #perform diffusion21 diffuse time=30 temperature=1000222324 extract name="xj" xj silicon mat.occno=1 x.val=0.0 junc.occno=12526 #save the structure27 structure outfile=andfex12_1.str2829 tonyplot -overlay andfex12_0.str andfex12_1.str -set andfex12.set3031 quitOxidation Enhanced Diffusion of Boron1 go athena23 # OED of Boron45 #the x dimension definition6 line x loc = 0.0 spacing=0.17 line x loc = 0.1 spacing=0.189 #the vertical definition10 line y loc = 0 spacing = 0.0211 line y loc = 2.0 spacing = 0.2012 line y loc = 25.0 spacing = 2.51314 #initialize the mesh15 init silicon c.boron=1.0e141617 #perform uniform boron implant18 implant boron dose=1e13 energy=701920 #set diffusion model for OED21 method two.dim2223 #perform diffusion24 diffuse time=30 temperature=1000 dryo225 #26 extract name="xj_two.dim" xj silicon mat.occno=1 x.val=0.0 junc.occno=12728 #save the structure29 structure outfile=andfex02_0.str3031 # repeat the simulation with default FERMI model32 go athena3334 #TITLE: Simple Boron Anneal3536 #the x dimension definition37 line x loc = 0.0 spacing=0.138 line x loc = 0.1 spacing=0.13940 #the vertical definition41 line y loc = 0 spacing = 0.0242 line y loc = 2.0 spacing = 0.2043 line y loc = 25.0 spacing = 2.54445 #initialize the mesh46 init silicon c.phos=1.0e144748 #perform uniform boron implant49 implant boron dose=1e13 energy=705051 #select diffusion model52 method fermi5354 #perform diffusion55 diffuse time=30 temperature=1000 dryo256 #57 extract name="xj_fermi" xj silicon mat.occno=1 x.val=0.0 junc.occno=1585960 #save the structure61 structure outfile=andfex02_1.str6263 # compare diffusion models64 tonyplot -overlay andfex02_0.str andfex02_1.str -set andfex02.set Emitter Push Effect1 go athena23 #TITLE: Emitter push effect example4 #5 line x loc=0.0 spac=0.26 line x loc=2.5 spac=0.87 line x loc=3.0 spac=0.28 #9 line y loc=0.00 spac=0.0410 line y loc=0.3 spac=0.0611 line y loc=2.0 spac=0.812 line y loc=10.0 spac=2.013 #14 init c.phos=1e1515 #16 implant boron dose=1e13 energy=4017 #18 deposit nitride thick=.2 div=419 #20 etch right nitride p1.x=2.521 relax y.min=1.522 #23 implant phosphor dose=1e16 energy=3024 #25 etch nitride all26 #27 method compress full.cpl28 diffuse time=30 temp=100029 #30 structure outfile=andfex07.str31 #32 tonyplot -st andfex07.str -set andfex07.set3334 quitDamage Enhanced Diffusion of ArsenicThis example demonstrates the damage enhanced diffusion effect in a heavy arsenic implant typical of MOS source/drain or bipolar emitter processing.1 go athena23 #the x dimension definition4 line x loc = 0.0 spacing=0.15 line x loc = 0.1 spacing=0.167 #the vertical definition8 line y loc = 0 spacing = 0.0059 line y loc = 2.0 spacing = 0.2010 line y loc = 25.0 spacing = 2.51112 #initialize the mesh13 init silicon c.boron=1.0e171415 #deposit screen oxide16 deposit oxide thickness=0.005 div=21718 #perform arsenic implant with damage19 implant arsenic dose=1.0e15 energy=40 tilt=7 unit.damage dam.factor=0.12021 #set diffusion model for TED22 method full.cpl2324 #perform diffusion25 diffuse time=15/60 temperature=100026 #27 extract name="xj_fullcpl" xj silicon mat.occno=1 x.val=0.0 junc.occno=12829 #save the structure30 structure outfile=andfex03_0.str3132 # repeat the simulation with FERMI model3334 #the x dimension definition35 line x loc = 0.0 spacing=0.136 line x loc = 0.1 spacing=0.13738 #the vertical definition39 line y loc = 0 spacing = 0.00540 line y loc = 2.0 spacing = 0.2041 line y loc = 25.0 spacing = 2.54243 #initialize the mesh44 init silicon c.boron=1.0e174546 #deposit screen oxide47 deposit oxide thickness=0.005 div=24849 #perform arsenic implant with damage50 implant arsenic dose=1.0e15 energy=40 tilt=7 unit.damage dam.factor=0.15152 #set default model53 method fermi5455 #perform diffusion56 diffuse time=15/60 temperature=100057 #58 extract name="xj_fermi" xj silicon mat.occno=1 x.val=0.0 junc.occno=15960 #save the structure61 structure outfile=andfex03_1.str6263 # compare diffusion models64 tonyplot -overlay andfex03_0.str andfex03_1.str -set andfex03.set。
silvaco实例-回复Silvaco实例- 开启半导体设计和仿真的门户Silvaco是一家总部位于美国加利福尼亚州的电子设计自动化（EDA）软件企业，致力于提供半导体设计和仿真解决方案。
本文将以Silvaco实例为主题，深入探讨该公司提供的关键技术和解决方案，并阐述其在半导体设计行业中的重要性。
第一部分：Silvaco公司的介绍Silvaco成立于1984年，是一家在电子设计自动化软件行业树立了良好声誉的公司。
Silvaco提供了一系列创新和高效的设计和仿真工具，帮助公司节省时间和资源，提高半导体设计的效率。
Silvaco的客户群涉及众多行业，从创业初创公司到全球领先的微电子公司，都在Silvaco的技术和解决方案中找到了满意度。
第二部分：Silvaco解决方案的关键特性Silvaco提供了一系列的软件解决方案，针对不同层面的半导体设计和仿真需求。
以下是Silvaco解决方案的一些关键特性：1. 设计和布局：Silvaco提供了一套完整的工具，帮助工程师进行芯片级设计、自定义布局、电磁兼容性分析等工作。
借助这些工具，工程师可以轻松地实现电路设计和电路布局的目标。
2. 设备建模和仿真：Silvaco提供了全面的设备建模和仿真解决方案，以支持工程师进行电子元件的性能评估和预测。
这些工具能够帮助工程师在设计过程中更好地了解和评估半导体元件的性能，提高设计的质量和可靠性。
3. 物理仿真和可靠性分析：Silvaco还提供了一套强大的物理仿真和可靠性分析工具，用于评估和验证芯片的可靠性。
通过这些工具，工程师可以进行热仿真、电磁仿真、器件和电路可靠性仿真等工作，确保设计的实际使用情况下的稳定性和可靠性。
4. 器件分析和优化：Silvaco的解决方案还能帮助工程师分析和优化半导体器件的性能。
工程师可以通过这些工具进行器件性能分析、电路和系统级优化，从而提高整体设计的效率和性能。
第三部分：Silvaco实例的应用案例Silvaco实例广泛应用于各个领域，包括通信、计算机、消费电子、汽车等。
Silvaco 是一个用于半导体器件和集成电路设计的软件包，其中包括TCAD （Technology Computer Aided Design）工具。
在Silvaco 中提取MOSFET 的亚阈值摆幅（Subthreshold Swing, SS）可以通过以下步骤进行：
1. 模型建立：
- 使用Silvaco TCAD 软件中的Atlas 或Athena 工具建立MOSFET 模型。
- 设定材料、工艺参数、结构尺寸等信息。
2. 电路仿真：
- 在Silvaco 的DeckBuild 环境中创建一个电路文件，包含要提取亚阈值摆幅的MOSFET 器件。
- 设置输入电压源和测量点，以便于后续数据采集。
3. I-V 特性模拟：
- 运行电路仿真，获取不同栅极电压下的漏电流数据。
- 记录不同栅极电压下对应的漏电流值。
4. 数据分析：
- 根据得到的I-V 曲线，计算出每一点的亚阈值摆幅。
5. 优化与分析：
- 分析亚阈值摆幅的结果，评估其性能是否满足设计要求。
- 如果需要改善性能，可以通过调整器件参数（如氧化层厚度、掺杂浓度等）或改变结构（如FinFET、SOI 结构等）来进行优化。
6. 报告生成：
- 将结果整理成报告，包括实验条件、设备参数、仿真结果以及结论等。
请注意，以上是一般性的流程，具体的设置可能根据Silvaco 的版本和实际需求有所不同。
在操作过程中遇到问题时，建议参考Silvaco 提供的用户手册或者在线教程。
