8 Silvaco TCAD工艺仿真工艺优化及工艺参数校准

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8 Silvaco TCAD工艺仿真工艺优化及工艺参数校准

• 继续校准以使计算值和实验值更接近
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2.3 薄层氧化参数校准的例子
默认参数 #---------- thin dry coeffs
oxide silicon dryo2 orient=111 thinox.0 =5.87e6 thinox.e =2.32 \ thinox.l=0.0078 thinox.p=1.0 th in o:e x0 kt th in ox :l thinox:p
Time (min)
#---------- thin dry coeffs oxide silicon dryo2 orient=111 thinox.0 =x1\ thinox.e =x2 thinox.l=x3 thinox.p=x4
时间和氧化层厚度曲线（黑线为实际曲线）
Page 17
2.3 薄层氧化参数校准的例子（续）
Page 10
1.4.1 VWF 对节点进行展开
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11
1.4.2 运行后结果分析
• SPAYN（Statistical Parameter And Yield aNalysis）对 VWF仿真得到的多组数据进行后处理，比如回归分析、相关分析、多维数据分析、直方图和散点图等 • SPAYN还可以画SPC（统计过程控制）图表和Wafer Map
oxide silicon dryo2 orient=111 thinox.0=7e6 thinox.e=2.32 \ thinox.l=0.0078 thinox.p=1.0 diffuse time=30 temperature=1000 dryO2 press=1 extract name="tox" thickness material="SiO~2" mat.occno=1 x.val=0.1

Silvaco TCAD 工艺仿真2

快速热退火（RTA）： Diffuse time=1 temp=1000 nitro press=1.5
高级的扩散模型：
Method pls
Diffuse time=1 hour temp=950 nitro c.phos=1e20 \
tsave=1 tsave.mult=10 dump.predep=predep
Method pls Diffuse time=1 hour temp=950 nitro \
c.phos=1e20 tsave=1 tsave.mult=10 \ dump.prefix=predep
tonyplot predep*.str tonyplot -overlay predep*.str
淀积，网格控制：
Rate.depo machine=MOCVD cvd dep.rate=0.1 u.m \
step.cov=0.75 tungsten
Deposit machine=MOCVD time=1 minute
20:55
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Silvaco学习
淀积的例子（网格）
go athena
Line x loc=0.0 spac=0.02 Line x loc=1.0 spac=0.10 Line y loc=0.0 spac=0.02 Line y loc=2.0 spac=0.20
Diffuse time=30 temp=1200 weto2
变温扩散：
Diffuse time=2 temp=800 t.final=1200 nitro press=2 Diffuse time=20 temp=1200 nitro press=2 Diffuse time=2 temp=1200 t.final=800 nitro press=2

Silvaco TCAD 工艺仿真2资料讲解

SVDP注入（s.oxide为屏氧厚度）：
Implant boron dose=1e13 energy=50 tilt=0 s.oxide=0.005
Monte Carlo注入：
Implant boron dose=1e13 energy=300 bca tilt=0 rotation=0
注入损伤：
优化
*
extract name="Tox" thickness oxide \ mat.occno=1 x.val=0
tonyplot quit
2
Silvaco学习
这一讲的安排
介绍各个工艺的参数及其意义举例说明这些工艺有：
离子注入，扩散，淀积，刻蚀，外延和抛光
*
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Silvaco学习
离子注入
Implant boron dose=1e14 energy=50 unit.damage dam.factor=0.1
*
6ห้องสมุดไป่ตู้
Silvaco学习
离子注入的例子
go athena Line x loc=0.0 spac=0.02 Line x loc=1.0 spac=0.10 Line y loc=0.0 spac=0.02 Line y loc=2.0 spac=0.20 init silicon c.boron=1e16 two.d
命令implant，参数及说明如下：
*
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Silvaco学习
离子注入的参数及说明
离子注入的几何说明：
注入面：α 表面：∑
仿真面：β Tilt angle：θ Rotation angle：φ
*
5
Silvaco学习

Silvaco_TCAD_工艺仿真1解读

Silvaco学习
ATHENA工艺仿真软件
通过MaskViews 的掩模构造说明，工程师可以有效地分析在每个工艺步骤和最终器件结构上的掩模版图变动的影响。
与光电平面印刷仿真器和精英淀积和刻蚀
仿真器集成，可以在物理生产流程中进行实际的分析。
与ATLAS 器件模拟软件无缝集成
07:38
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Silvaco学习
可仿真的工艺（Features and Capabilities）
Bake CMP Deposition Development Diffusion Epitaxy
• Etch • Exposure • Imaging • Implantation • Oxidation • Silicidation
采用默认参数，二维初始化仿真： Init two.d
工艺仿真从结构test.str中开始： Init infile=test.str
GaAs衬底，含硒浓度为1015cm-3，晶向[100]： Init gaas c.selenium=1e15 orientation=100
硅衬底，磷掺杂，电阻率为10Ω.cm Init phosphor resistivity=10
定义衬底: material,orientation,c.impurities,resitivity …
初始化仿真：导入已有的结构，infile… 仿真维度，one.d,two.d … 网格和结构，space.mult,scale,flip.y …
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Silvaco学习
初始化的几个例子
07:38
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Silvaco学习
工艺仿真流程
1、建立仿真网格 2、仿真初始化 3、工艺步骤 4、抽取特性 5、结构操作 6、Tonyplot显示

Silvaco_TCAD_工艺仿真1.

14 Silvaco学习
17:08
仿真初始化

工艺仿真中的初始化（initialize）可定义衬底，也可以初始化仿真定义衬底: material,orientation,c.impurities,resitivit y… 初始化仿真：导入已有的结构，infile… 仿真维度，one.d,two.d … 网格和结构，space.mult,scale,flip.y …
具体描述请参见手册中 Table1.1 Features and Capabilities
17:08 9 Silvaco学习
ATHENA 的输入和输出
一维和二维结构工艺步骤 GDS版图掩膜层电阻和CV分析
ATHENA
工艺模拟软件
E-test数据(Vt)分析涂层和刻蚀外形输出结构到ATLAS 材料厚度，结深 CD外形，开口槽
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工艺仿真流程

1、建立仿真网格 2、仿真初始化 3、工艺步骤 4、抽取特性 5、结构操作

6、Tonyplot显示
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定义网格

网格定义对仿真至关重要定义方式:
line x location=x1 spacing=s1 line x location=x2 spacing=s2 line y location=y1 spacing=s3 line y location=y2 spacing=s4

17:08
ATHENA工艺仿真软件

分析和优化标准的和最新的隔离流程，包括LOCOS，SWAMI，以及深窄沟的隔离在器件制造的不同阶段分析先进的离子注入方法——超浅结注入，高角度注入和为深阱构成的高能量注入

SilvacoTCAD工艺仿真 ppt课件

注入损伤：
Implant boron dose=1e14 energy=50 unit.damage dam.factor=0.1
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Silvaco学习
离子注入的例子
go athena Line x loc=0.0 spac=0.02 Line x loc=1.0 spac=0.10 Line y loc=0.0 spac=0.02 Line y loc=2.0 spac=0.20 init silicon c.boron=1e16 two.d
淀积BPSG： Deposit material=BPSG thick=.1 c.boron=1e20 c.phos=1e20
淀积，网格控制：
Rate.depo machine=MOCVD cvd dep.rate=0.1 u.m \ step.cov=0.75 tungsten
Deposit machine=MOCVD time=1 minute
抽取得到结深 Xj＝0.267678μm
把spac=0.02 换成0.1看有什么不同
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Silvaco学习
扩散
命令diffuse，参数及说明如下：
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Silvaco学习
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扩散的例句
磷的预沉积： Diffuse time=1 hour temp=1000 c.boron=1e20
Implant phosph dose=1e13 energy=50 \ tilt=7 unit.damage dam.factor=0.05
extract name="xj" xj material="Silicon” \ mat.occno=1 x.val=0.05 junc.occno=1

Silvaco TCAD工艺仿真模块及工艺仿真流程

器真仿入注诺卡托蒙器SS真up仿rem艺4 工硅维二
能功的块模物化硅 ATHEN件A 软真仿艺工器真仿艺工料材存闪的进先
1.1.1 ATHENA
• 分析和优化标准的和最新的隔离流程，包括 LOCOS， SWAMI，以及深窄沟的隔离
• 在器件制造的不同阶段分析先进的离子注入方法——超浅结注入，高角度注入和为深阱构成的高能量注入
• 以物理为基础的刻蚀和淀积模型 • 带有各向异性性和各向同性刻蚀率的材质回流模型 • 干法刻蚀模式的光束扩散 • 微加载影响 • 由单向的，双向的，半球状的，轨道式的，以及圆锥形源引起
的淀积作用
.
9
1.1.6 光刻仿真器
• 投射，接近，和接触系统
• 模拟非平面的基础构造
• 相位移位，二元以及局部传动的掩模
.
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2.3 工艺步骤
• 对具体的工艺进行仿真 • 这些工艺包括
Bake，CMP，Deposition，Development，Diffusion， Epitaxy，Etch，Exposure，Imaging，Implantation， Oxidation，Silicidation
• 本节课先简单介绍氧化（Oxidation）工艺
模型参数，b.mod|p.mod|as.mod, ic.mod|vi.mod
混杂参数，no.diff, refl. ow
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2.3.2 Diffuse做氧化的例子
氧化时间30分钟，1200度，干氧
diffuse time=30 temp=1200 dryo2
氧化时间30分钟，1000度，氧气流速10sccm
• 命令:extract
.
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2.4.1 自动生成提取语句

半导体工艺及器件仿真工具SILVACO-TCAD教程

2021/6/27
浙大微电子
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– 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View Grid窗口。
– 最后，点击菜单上的WRITE键从而在文本窗口中写入网格定义信息。
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浙大微电子
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定义初始衬底
由网格定义菜单确定的LINE语句只是为ATHENA仿真结
介绍网格定义的方法。
2021/6/27
浙大微电子
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• 在0.6μm×0.8μm的方形区域内创建非均匀网格 − 在网格定义菜单中，Direction栏缺省为X方向；点击 Location栏，输入值0，表示要插入的网格线定义点在位置0；点击Spacing栏，输入值0.1，表示相邻网格线定义点间的网格线间距为0.1。当两个定义点所设定的网格线间距不同时，系统会自动将网格间距从较小值渐变到较大值。 − 在Comment栏，键入注释行内容“Non-Uniform Grid （0.6um x 0.8um)”，如图所示；
② 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
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浙大微电子
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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。
③ 点击Deckbuild控制栏上的Cont键，继续进行ATHENA 仿真。Extract语句运行时的输出如图所示；从运行输出可以看到，我们测量的栅极氧化层厚度为131.347Å。
⑤ 检查temp=<variable>和press=<variable>这两项。然后，点击Apply。添加的最优化参数将如下右图所示被列出；

silvaco TCAD 仿真速成手册

silvaco TCAD 仿真速成手册排行榜收藏打印发给朋友举报发布者：kongfuzi热度4票浏览33次时间：2010年2月26日09:01 silvaco TCAD 仿真速成手册第1章: 简介该指南手册针对首次应用SILVACO TCAD软件的新用户。

它旨在帮助新用户在几分钟时间内快速并成功安装和运行该软件。

该指南也演示如何快速有效查看手册，查找仿真器中使用的所有参数的解释和定义。

它也参照相应章节，来理解等式以及其使用的根本规则。

关于进一步的阅读和参考，用户可参照SILVACO网站的技术支持部分，那里有丰富的技术材料和发表文献。

第2章: 快速入门2.1: DeckBuild运行时间环境窗口"DeckBuild"是富含多样特征的运行时间环境，它是快速熟悉SILVACO的TCAD软件的关键。

Deckbuild 主要特征包括：自动创建输入文件、编辑现有输入文件，创建DOE，强大的参数提取程序和使得输入文件中的参数变量化。

更重要的是，DeckBuild包含好几百个范例，涵盖多种电学、光学、磁力工艺类型，便于首次使用该工具的用户。

使用入门用户可打开一个控制窗口，创建一个目录，用于保存该指南范例将创建的临时文件。

例如，要创建或重新部署一个名为"tutorial," 的目录，在控制窗口键入：mkdir tutorial cd tutorial然后键入下列命令开启deckbuild运行环境：deckbuild屏幕上将出现类似于图2.1的DeckBuild运行时间环境。

GUI界面包括两部分：上部窗口显示当前输入文件，而下部显示运行输入文件时创建的输出。

图2.1 DeckBuild 运行时间界面GUI2.2: 载入和运行范例输入文件可以由用户创建或者从范例库中加载。

为了熟悉软件语法，最好载入第一个实例中范例。

要从deckbuild运行时间环境的GUI载入范例，可点击：Main Control... Examples(范例)...屏幕将弹出一个窗口显示一列47个类别的范例。

高频npn双极型晶体管Silvaco TCAD仿真

高频npn双极型晶体管Silvaco TCAD仿真一、npn晶体管器件物理1.npn晶体管的基本结构和制造工艺（1）npn晶体管的基本结构双极型晶体管由两个“背靠背”的pn结组成，一种基本结构如图1所示，晶体管中两种载流子都参与导电。

双极型晶体管按照导电类型和极性可划分为npn 晶体管和pnp晶体管，按照制作工艺可划分为合金管、平面管和台面管。

图 1 双极型晶体管基本结构（2）npn晶体管的制造工艺1948年，美国贝尔实验室的肖克莱、巴丁和布拉顿利用合金烧结法制作了第一个锗基双极型晶体管分立器件，奠基了现代电子技术的基础[1]。

npn晶体管制造的平面外延工艺在上世纪70年代一度成为主流，随着各种先进工艺和材料的引进，npn晶体管普遍使用多晶硅发射极的结构以提升注入效率，通过异质外延、离子注入、极紫外光刻等技术，npn晶体管尺寸更小、掺杂浓度更高更精确，性能也更出色。

2.npn晶体管的输出特性和击穿特性（1）npn晶体管的电流放大功能当处于放大工作状态时，npn晶体管的电流输运分为以下三个步骤：发射区发射载流子→基区输运载流子→集电区收集载流子，由于两种载流子都参与晶体管的电流输运，故得名“双极型晶体管”，三个过程定量描述载流子输运的系数分别是注入效率、基区输运系数和集电区雪崩倍增因子。

当npn型双极型晶体管发射结正偏、集电结反偏时，晶体管的基极电流将与集电极电流呈现近似比例关系，即I C=βI B（β>>1），呈现出“电流放大”的功能，其中β称为npn晶体管的电流放大系数。

npn晶体管的输出特性曲线如图2所示，图中虚线代表V BC=0，即V CE=V BE 的情形，是放大区和饱和区的分界线。

（2）npn晶体管的击穿特性当双极型晶体管一个电极开路，在另外两个电极外加反向偏压时，npn晶体管将发生雪崩倍增效应，产生类似于pn结的击穿现象，基极开路时，使I CEO→∞的V CE称为BV CEO，npn晶体管的BV CEO曲线表示如图3所示。

半导体工艺仿真指导书

半导体工艺仿真实验指导书——基于silvaco TCAD光电学院微电子教研中心王智鹏2014.3本指导书首先介绍了silvaco TCAD半导体工艺仿真软件的安装方法、主要界面信息与基本命令。

然后分别从半导体工艺仿真与半导体器件仿真入手，重点介绍了silvaco TCAD软件的仿真操作。

本指导书适用于《半导体工艺及器件仿真实验》、《半导体器件仿真综合课程设计》课程教学。

一、silvaco TCAD软件概述1、软件的安装a)1、运行安装文件，出现如图1.1的安装向导界面，勾选在“InstallLicense Server”选项，点击Next，即开始安装程序。

图1.1 silvaco TCAD 安装向导界面b)安装完毕后，根据提示，设置6位数服务器密码。

并保留图1.2中浏览器中自动打开的服务器网页。

图1.2 服务器网页c)运行桌面上快键方式“S. EDA Tools”，选择“Stop Server”以停止服务。

把_key 文件夹中的rpc.sflmserverd.exe文件复制到安装目录的“sedatools\lib\rpc.sflmserverd\8.0.3.R\x86-nt”目录中。

d)在快捷方式中运行“Start Server”。

e)浏览b）中保留的服务器网页。

若已关闭可运行快捷方式中的“SFLMAdmin”再次打开。

f)输入b）中设置的密码，点击login，并记录下方框中的“Machine IDs”。

g)打开_key 文件夹中Silvaco.lic文件，如图 1.3所示，将“LM_HOSTIDS xxxxxxxxxNL_HOSTIDS”中“xxxxxxxx”位置的内容替换为f）中记录的Machine IDs。

图1.3 Silvaco.lic文件h)将Silvaco.lic文件复制到目录sedatools\etc下。

i)浏览服务器网页，选择左边的“Install new license”，弹出图1.4所示的“new license”窗口后，选择“Install Saved File”。

Silvaco TCAD基CMOS器件仿真毕业设计

Silvaco TCAD基CMOS器件仿真毕业设计目录1 引言 (1)1.1 MOSFET的发展 (1)1.2 TCAD的发展 (3)2 MOSFET的基本构造及工作原理 (4)2.1 MOSFET的基本原理及构造 (4)2.2 MOSFET的基本工作原理 (5)2.3 MOSFET的~I V特性 (9)3 TCAD工具的构成、仿真原理、仿真流程及仿真结果 (11)3.1 TCAD工具的结构与仿真原理 (11)3.2 用TCAD工具仿真NMOS的步骤 (11)3.3 TCAD工具的仿真结果 (15)4 结论 (16)谢辞 (17)参考文献 (19)附录 (21)正文：1 引言在当今时代，集成电路发展十分迅猛，其工艺的发杂度不断提高，开发新工艺面临着巨大的挑战。

传统的开发新工艺的方法是工艺试验，而现在随着工艺开发的工序细化，流片周期变长，传统的方法已经不能适应现在的需要，这就需要寻找新的方法来解决这个问题。

幸运的是随着计算机性能和计算机技术的发展，人们结合所学半导体理论与数值模拟技术，以计算机为平台进行工艺与器件性能的仿真。

现如今仿真技术在工艺开发中已经取代了工艺试验的地位。

采用TCAD 仿真方式来完成新工艺新技术的开发，突破了标准工艺的限制，能够模拟寻找最合适的工艺来完成自己产品的设计。

此外，TCAD仿真能够对器件各种性能之间存在的矛盾进行同时优化，能够在最短的时间以最小的代价设计出性能符合要求的半导体器件。

进行新工艺的开发，需要设计很多方面的容，如：进行器件性能与结构的优化、对器件进行模型化、设计进行的工艺流程、提取器件模型的参数、制定设计规则等等。

为了设计出质量高且价格低廉的工艺模块，要有一个整体的设计目标，以它为出发点将工艺开发过程的各个阶段进行联系，本着简单易造的准则，系统地进行设计的优化。

TCAD支持器件设计、器件模型化和工艺设计优化，使得设计思想可以实现全面的验证。

TCAD设计开发模拟是在虚拟环境下进行的，缩短了开发周期，降低了开发成本，是一条高效低成本的进行新工艺研究开发的途径。

SilvacoTCAD器件仿真01

Yes Yes NoYesEx Nhomakorabeample
material=silicon region=1 gaussian
x.min=0.1
任何没有逻辑值的参数必须按 PARA=VAL 的形式定义这里PARA表示参数名称，VAL表示参数值。包括：特性型，整数型，实数型参数（Character, Integer， Real）而逻辑型参数必须和其他参数加以区分。
x.mesh loc=0.1 spac=0.05
mesh
• 参数#3 Eliminate 可以在ATLAS生成的mesh基础上消除掉一些网格线，消除方
式为隔一条删一条 • 可用参数有columns,rows, ix.low,ix.high,iy.low.ly.high,
x.min,x.max,y.min,y.max
规则3: 参数有4种类型
Parameter
Description
Character Integer Logical
Any character string Any whole number A true or false condition
Real
Any real number
Value Required
#.... N-epi doping 定义初始掺杂浓度 doping n.type conc=5.e16 uniform
#.... Guardring doping 定义p环保护掺杂
doping p.type conc=1e19 x.min=0 x.max=3 junc=1 rat=0.6 gauss doping p.type conc=1e19 x.min=9 x.max=12 junc=1 rat=0.6 gauss

工艺及器件仿真工具SILVACO-TCAD教程-2

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Main control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Maximum Error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4.15 DECKBUILD最优化的Setup模式图4.16 Parameter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：Parameter Define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=<variable>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。

如何在CAD系统中实现工艺仿真和优化

如何在CAD系统中实现工艺仿真和优化在当今制造业迅速发展的时代，计算机辅助设计（CAD）系统已经成为了不可或缺的工具。

其中，在 CAD 系统中实现工艺仿真和优化更是提高生产效率、降低成本、保证产品质量的关键环节。

那么，如何才能在 CAD 系统中有效地实现工艺仿真和优化呢？首先，我们需要明确工艺仿真和优化的概念。

工艺仿真是指通过计算机模拟实际的生产工艺过程，包括材料的流动、热量的传递、应力的分布等，从而预测产品在制造过程中可能出现的问题。

而工艺优化则是在仿真的基础上，通过调整工艺参数、改进工艺方案等手段，使工艺过程更加高效、优质、低耗。

要在 CAD 系统中实现工艺仿真和优化，第一步是建立准确的三维模型。

这个模型要尽可能地反映产品的真实几何形状和尺寸，包括所有的细节特征。

只有这样，后续的仿真分析才能更接近实际情况。

在建模过程中，我们需要熟练掌握 CAD 软件的各种功能，如绘图、编辑、特征操作等，以高效地创建出精确的模型。

模型建立好后，接下来就是选择合适的仿真分析模块。

不同的CAD 系统可能提供了不同的仿真模块，如流体仿真、热仿真、结构仿真等。

我们需要根据产品的特点和工艺要求，选择相应的模块进行分析。

例如，如果是铸造工艺，可能需要进行流体仿真，以分析金属液的充型过程；如果是机械加工工艺，可能需要进行结构仿真，以分析刀具的受力情况和零件的变形。

在进行仿真分析时，设置正确的工艺参数至关重要。

这些参数包括材料属性、加工速度、温度、压力等。

参数的准确性直接影响仿真结果的可靠性。

为了获取准确的参数，我们可以参考相关的工艺手册、实验数据，或者通过实际测量来确定。

同时，还需要对仿真模型进行网格划分。

网格的质量和密度也会对仿真结果产生影响。

一般来说，对于复杂的几何形状和关键部位，需要采用较细的网格，以提高计算精度；而对于简单的区域，可以采用较粗的网格，以减少计算时间。

完成仿真分析后，我们就可以得到一系列的结果数据，如温度分布、应力分布、流速分布等。

SilvacoTCAD工艺仿真

GaAs衬底，含硒浓度为1015cm-3，晶向[100]： Init gaas c.selenium=1e15 orientation=100
硅衬底，磷掺杂，电阻率为10Ω.cm Init phosphor resistivity=10
AlGaAs衬底，Al的组分为0.2 Init algaas c.fraction=0.2
非均匀网格的例子：
Line x loc=0.0 spac=0.02 Line x loc=1.0 spac=0.10 Line y loc=0.0 spac=0.02 Line y loc=2.0 spac=0.20
*
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Silvaco学习
网格定义需要注意的地方
1，疏密适当在物理量变化很快的地方适当密一些
extract name="Tox" thickness oxide \ mat.occno=1 x.val=0
tonyplot
框住待优化的工艺（此处是diffuse）参数那一行，在Optimizer>Mode 框中选择Parameter。然后Edit>Add, 即弹出参数选择面板
可改变参数扫描范围
*
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Silvaco学习
优化设置
优化设置界面，误差范围，寻找次数
*
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Silvaco学习
待优化的参数选择
go athena Line x loc=0.0 spac=0.02 Line x loc=1.0 spac=0.10 Line y loc=0.0 spac=0.02 Line y loc=2.0 spac=0.20 init two.d Diffuse time=30 temp=1200 dryo2
*

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• TCAD中的工艺参数来源于
物理化学理论 Fab厂的经验数据
• 仿真和实验难免存在偏差！
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2.2 参数校准的思路
• 寻找实际生产中可测试的工艺结果及影响结果的工艺参数 • 找出工艺仿真的模型方程 • 实际工艺的参数和结果按照模型方程的形式进行拟合 • 拟合的参数替换模型中默认参数
• 继续校准以使计算值和实验值更接近
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2.3 薄层氧化参数校准的例子
默认参数 #---------- thin dry coeffs
oxide silicon dryo2 orient=111 thinox.0 =5.87e6 thinox.e =2.32 \ thinox.l=0.0078 thinox.p=1.0 th in o:e x0 kt th in ox :l thinox:p
参数校准→系数工艺优化 → 条件
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1.2.1 Optimizer的优化设置
• 误差范围，寻找次数
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1.2.2 Optimizer的待优化参数
步骤：
go athena
line x loc=0.0 spac=0.02 line x loc=1.0 spac=0.10 line y loc=0.0 spac=0.02 line y loc=2.0 spac=0.20 init two.d diffuse time=30 temp=1200 dryo2 extract name="Tox" thickness oxide \ mat.occno=1 x.val=0
步骤：
1、框住待优化的目标（通常是extract）那一行， 2、在Optimizer>Mode框中选择Targets 3、Edit>Add 4、弹出优化目标（Tox）的面板 5、设置目标值
extract name="Tox" thickness \
oxide mat.occno=1 x.val=0
Time (min)
#---------- thin dry coeffs oxide silicon dryo2 orient=111 thinox.0 =x1\ thinox.e =x2 thinox.l=x3 thinox.p=x4
时间和氧化层厚度曲线（黑线为实际曲线）
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2.3 薄层氧化参数校准的例子（续）
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1.4.1 VWF 对节点进行展开
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1.4.2 运行后结果分析
• SPAYN（Statistical Parameter And Yield aNalysis）对 VWF仿真得到的多组数据进行后处理，比如回归分析、相关分析、多维数据分析、直方图和散点图等 • SPAYN还可以画SPC（统计过程控制）图表和Wafer Map
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1.4.3 VWF的分析
• 统计分析 • 目标结果和参数的自动拟合
VWF只有Linux版本！
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2 工艺参数校准
第一部分第二部分第三部分
工艺优化工艺参数校准
总结
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2.1 为什么要对工艺参数进行校准
• 工艺偏差的来源
设备类型不同设备状态改变人员操作
扫描方式可控性差只能得到一种组合
工艺步骤
（需要优化工艺条件）
提取结果
（优化目标）
改变工艺条件 NO
满足要求？ YES 优化完成
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1.4 VWF简单介绍
• Virtual Wafer Fab
VWF可以在从工艺仿真到SPICE电路性能仿真的整个流程中使用，也可以在其中的一部分使用灵活的系统允许自定义实验；实验中的掩模、工艺参数、器件参数、电路参数或调整系数的任意组合均可定义为输入变量
定义实验时，可通过DOE实验设计(如Box Behnken)来自动修改输入参数，或通过优化算法（如Levenberg-Marquardt算法）来手工修改输入参数可在整个流程中测量输出响应值，包括工艺特性（如氧化厚度）、器件特性（如阈值电压）或者电路特性（如上升时间）等
一份完整的输入响应和实测输出响应工作表可导出至SPAYN，用于额外的统计分析，或导出至TonyPlot用于查看
go athena line x loc = 0.0 sapcing=0.25 line x loc = 0.25 spacing=0.25 line y loc = 0 spacing = 0.001 line y loc = 0.50 spacing = 0.02
init silicon c.phos=1.0e14 orient=111
1、框住待优化的工艺（此处是diffuse）参数那一行 2、在Optimizer>Mode框中选择Parameter， 3、Edit>Add即弹出参数选择面板 4、设置参数的扫描范围
tonyplot
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1.2.3 Optimizer的优化目标
go athena line x loc=0.0 spac=0.02 line x loc=1.0 spac=0.10 line y loc=0.0 spac=0.02 line y loc=2.0 spac=0.20 init two.d diffuse time=30 temp=1200 dryo2
主要内容
第一部分第二部分第三部分
工艺优化工艺参数校准总结
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1 工艺优化
第一部分第二部分第三部分
工艺优化工艺参数校准总结
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1.1 优化工具Optimizer
• 寻找合适的工艺参数——工艺优化 • 工艺优化工具Optimizer • 启动方式：Command>Optimizer… • 可以对多个参数同时优化 • 优化不限于工艺 • Y=A * X + B * X^2 …
方程形式
400 350
Tox (angstroms)
R = thi0 200 150 100 50 0 5 10 15 20 25 30
实验结果拟合后的参数
R = thinox:0 ¢e
th in o:e kt
e
x0 th in ox :l
P thinox:p
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3 总结
第一部分第二部分第三部分
工艺优化工艺参数校准总结
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3 总结
• 本课的主要内容
工艺优化Optimizer和VWF
工艺参数校准
• 下一课主要内容
器件仿真器器件仿真流程
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欢迎提问
谢谢！
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oxide silicon dryo2 orient=111 thinox.0=7e6 thinox.e=2.32 \ thinox.l=0.0078 thinox.p=1.0 diffuse time=30 temperature=1000 dryO2 press=1 extract name="tox" thickness material="SiO~2" mat.occno=1 x.val=0.1
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1.2.4 优化…
当待优化的参数，优化的目标设置好后，在Optimizer>Mode框中选择Results，点击Optimizer即开始优化 OK！ (^_^)
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1.3 Optimizer的优点及不足
• Optimizer可以扫描特定参数以得到满意的结果
目标结果工艺参数
• Optimizer的不足：

8 Silvaco TCAD工艺仿真工艺优化及工艺参数校准

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