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silvaco TCAD 仿真速成手册

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。

Silvaco-TCAD交互式工具的界面及基本操作教学提纲

Silvaco-TCAD交互式工具的界面及基本操作教学提纲
Page 15
2.5 DeckBuild实时输出
• 程序运行时实时显示运行进度和结果
Page 16
3 Tonyplot界面及主要操作
第一部分 第二部分 第三部分
Silvaco TCAD框架 DeckBuild 界面及主要操作 Tonyplot 界面及主要操作
Page 17
3 Tonyplot界面
Stop at line（Ctrl + B）：设置断点。
Page 14
2.4 DeckBuild输入
• 仿真程序输入
go athena line x loc=0 spac=0.1 line x loc=1 spac=0.1 line y loc=0 spac=0.02 line y loc=10 spac=0.2 init c.phos=2e13 oreit=111 two.d tonyplot
Page 25
欢迎提问
谢谢！
Page 26
• Interactive Tools
DeckBuild，Maskviews，DevEdit，Tonyplot，Tonyplot3D；
• Virtual Wafer Fab
Page 4
1.2 Silvaco TCAD的主要交互工具
• 集成环境 DeckBuild
仿真控制 进行仿真语法输入和编辑； 仿真的实时输出； 各仿真器通过DeckBuild调用；
Stop（Shift + F5）：执行完当前行就停 止；
Next（F10）：运行完下一行就停止； Continue（F5）：在之前停止运行的行 开始往下运行；
Initialize：从仿真历史初始化； Kill（Ctrl + K）：强制立即结束； Line（Ctrl + L）：重置当前行为选择的 行；

9 Silvaco TCAD器件仿真模块及器件仿真流程

9 Silvaco TCAD器件仿真模块及器件仿真流程
Page 16
impact selb
2.1.4 数值计算方法
• 在求解方程时所用的计算方法 • 参数包括计算步长、迭代方法、初始化策略、迭 代次数等 • 计算不收敛通常是网格引起的
晶格加热时的漂移扩散：
method block newton
迭代次数的设置：
method gummel newton trap maxtrap=10
• 参数文件
X:\ sedatools\ lib\ Atlas\<version_number>.R\ common
• C解释器的模板、数学符号等文件
X:\sedatools\lib\Atlas\<version_number>.R\common\SCI
Page
21
3 总结
第一部分
器件仿真模块
第二部分
• 需要注意的情况
除了精确定义尺寸外也需特别注意网格 电极的定义（器件仿真上的短接和悬空） 金属材料的默认特性 14
Page
2.1.2 材料参数描述
• 材料的参数有工艺参数和器件参数 • 材料参数是和物理模型相关联的 • 软件自带有默认的模型和参数 • 可通过实验或查找文献来自己定义参数
器件仿真流程
第三部分
总结
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22
3 总结
• 本课的主要内容
器件仿真模块
器件仿真流程
• 下一课主要内容
ATLAS描述器件结构 DevEdit编辑器件结构
Page
23
欢迎提问
谢谢！
Page
24
Page 18
tonyplot Vt.log
2.2 二极管的例子
• 生成结构

silvaco教程

silvaco教程

ATHENA：MOSFET
ATHENA模擬器計算顯影光阻層。光阻曝光劑量為200 mJ cm-2，曝光後在115℃ 下烘烤45 分鐘，然後圖案顯影60 秒，以上全部是正規參數。其中使用了Dill 顯影 模型。上面的影像顯示在曝光和烘烤後的PAG 濃度。左下的模擬顯示顯影到中途 的光阻圖形，右下的模擬顯示完全顯影的光阻圖形
• 半導體元件模擬軟體：Silvaco公司的ATLAS 模擬器
Athena製程模擬軟體可搭配Atlas元件模擬軟體使用，其功 能之齊全涵蓋了元件設計、製作程序、以及製程完成後的元 件特性分析
ATHENA主要模組
•Ssuprem4 •Flash •Elite •Optolith Ssuprem4以及Flash兩個模組分別用以模擬 「矽」和「III-V族化合物」之摻雜、氧化、 磊晶等製程，Elite模組則用以模擬蝕刻和薄 膜成長製程，至於光罩微影製程則以Optolith 模組模擬
電腦模擬矽晶片製造的技術
在製程上模擬主要應用在: • 區域氧化技術 • 沉積 • 蝕刻 • 植入 • 光阻曝光 模擬軟體中使用的製程仍落後目前工業上使用的製 程，如設備模型的建立
TCAD
• 半導體製程模擬軟體：Silvaco公司的 ATHENA模擬器
模擬各項積體電路製程如擴散摻雜 、離子植入、熱氧化、薄 膜沉積、光微影、蝕刻、金屬化、絕緣等並可整合所有製程 以2-D圖示呈現結果
9
Grid specification
•沉積層中並未設定格子層，先前指令line x 將自動 延伸至沉積層 •Total number of grid layers :在沉積層中設定格子 層 Divisions=<n> default值為1，此指令相當於uniform的line y •Norminal grid spacing (μm): DY=<n> •Grid location spacing (μm): YDY=<n> •上述DY、YDY相當non-uniform line y 中的 spacing、loc •Minimum edge spacing : 指定最小間隔 mim.space=<n>

Silvaco_TCAD_工艺仿真2

Silvaco_TCAD_工艺仿真2

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 Implant phosph dose=1e13 energy=50 \ tilt=7 unit.damage dam.factor=0.05
简单的例句
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
将x=0.5μm往左的硅材料刻蚀掉： Etch silicon left p1.x=0.5
18:09
8
Silvaco学习
扩散的例句
磷的预沉积： Diffuse time=1 hour temp=1000 c.boron=1e20 湿氧氧化（也可以定义气流）： 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
go athena Line x loc=0.0 spac=0.05 Line x loc=2.5 spac=0.02 Line x loc=5.0 spac=0.05 Line y loc=0.0 spac=0.02 Line y loc=2.0 spac=0.20 init c.boron=1e16 two.d deposit oxide thick=0.5 div=10 Etch oxide start x=1.5 y=0.0 Etch continue x=1.5 y=-0.6 Etch continue x=3.5 y=-0.6 Etch done x=3.5 y=0.0 structure outfile=mask.str tonyplot mask.str

silvaco教程-5页精选文档

silvaco教程-5页精选文档

§4 工艺及器件仿真工具SILVACO-TCAD本章将向读者介绍如何使用SILV ACO公司的TCAD工具ATHENA来进行工艺仿真以及A TLAS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A THENA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A THENA。

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。

Silvaco中文学习手册样本

§4 工艺及器件仿真工具SILVACO-TCAD 本章将向读者简介如何使用SILVACO 公司TCAD 工具ATHENA 来进展工艺仿真以及ATLAS 来进展器件仿真。

假定读者已经生疏了硅器件及电路制造工艺以及MOSFET 和BJT 根本概念。

4.1使用ATHENANMOS 工艺仿真4.1.1概述本节简介用ATHENA 创立一种典型MOSFET 输入文献所需根本操作。

涉及：a.创立一种好仿真网格b.演示淀积操作c.演示几何刻蚀操作d.氧化、集中、退火以及离子注入e.构造操作f.保存和加载构造信息4.1.2创立一种初始构造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。

在短暂延迟后，deckbuild 主窗口将会消灭。

如图4.1 所示，点击File 名目下Empty Document，清空DECKBUILD 文本窗口；图 4.1 清空文本窗口b.在如图4.2 所示文本窗口中键入语句go Athena ；图 4.2 以“go athena”开头接下来要明确网格。

网格中结点数对仿真精准度和所需时间有着直接影响。

仿真构造中存在离子注入或者形成PN 结区域应当划分更加细致网格。

c.为了定义网格，选取Mesh Define 菜单项，如图4.3 所示。

下面将以在0.6μm×0.8μm 方形区域内创立非均匀网格为例简介网格定义方法。

图 4.3 调用 ATHENA 网格定义菜单2 在0.6μm×0.8μm方形区域内创立非均匀网格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，参数将会出当前滚动条菜单中；图4.4定义网格参数图 4.5 点击Insert 键后d.连续插入X 方向网格线，将其次和第三条X 方向网格线分别设为0.2 和0.6，间距均为0.01。

Silvaco-TCAD交互式工具的界面及基本操作教学提纲

• Interactive Tools
DeckBuild，Maskviews，DevEdit，Tonyplot，Tonyplot3D；
• Virtual Wafer Fab
Page 4
1.2 Silvaco TCAD的主要交互工具
• 集成环境 DeckBuild
仿真控制 进行仿真语法输入和编辑； 仿真的实时输出； 各仿真器通过DeckBuild调用；
Stop（Shift + F5）：执行完当前行就停 止；
Next（F10）：运行完下一行就停止； Continue（F5）：在之前停止运行的行 开始往下运行；
Initialize：从仿真历史初始化； Kill（Ctrl + K）：强制立即结束； Line（Ctrl + L）：重置当前行为选择的 行；
• 对一维曲线进行积分 • Cutline得到一维分布或器件仿真得到的特性曲线
Page 24
4 总结
• 本课的主要内容
Silvaco TCAD框架 交互工具DeckBuild及主要操作 交互工具Tonyplot及主要操作
• 下一课主要内容
TCAD仿真流程 语法规则
• 显示结构和仿真曲线
Page 18
3.1.1 Tonyplot－Plot菜单
• Display：显示方式设置
Page 19
3.1.2 Tonyplot－Plot>Display
Mesh：显示结构中的网格分布
Edges：显示结构的边界
Regions：显示材料区域
EMCEJRudloeengngscehritosrionudnsrses
Stop at line（Ctrl + B）：设置断点。

Silvaco TCAD 器件仿真2解读

Work area
Defining region
Mesh creation
Save the file
03:32
12
Silvaco学习
Defining region

添加、替换或删除区域 主要参数：
区域ID(region=<n>)、材料(material=<c>)、 区域坐标(points=“0,0 0,1 …”)
5
Silvaco学习
mesh

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
参数columns,rows, ix.low,ix.high,iy.low.ly.high, x.min,x.max,y.min,y.max
Eliminate columns x.min=0.2 x.max=1.4 y.min=0.2 y.max=0.7

这一讲安排 器件结构生成（2D/3D）
ATLAS语法描述结构 DevEdit编辑结构
03:32
2
Silvaco学习
器件仿真流程
03:32
3
Siபைடு நூலகம்vaco学习
ATLAS描述器件结构

ATLAS描述器件结构的步骤
mesh
region
electrode
doping
03:32 4 Silvaco学习
mesh
region number=1 x.min=0.0 x.max=0.1 y.min=0.0 \ y.max=1.0 material=silicon region number=2 x.min=0.0 x.max=0.1 y.min=1.0 \ y.max=2.0 material=silicon electrode name=anode top electrode name=cathode bottom

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。

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参数columns,rows, ix.low,ix.high,iy.low.ly.high, x.min,x.max,y.min,y.max
Eliminate columns x.min=0.2 x.max=1.4 y.min=0.2 y.max=0.7
*
Eliminate 前
5
Eliminate 后
区域ID(region=<n>)、材料(material=<c>)、区域坐 标(points=“0,0 0,1 …”)
例句
Region reg=1 mat=silicon color=0xffb2 pattern=0x9 \ points=“0,0 0.1,0 0.1,1 0,1 0,0”
Region reg=3 name=anode material=contact elec.id=1 \ work.func=0 points=“0,0 0.1,0 0.1,1 0,1 0,0”
doping region=1 gauss conc=1e18 peak=0.2 junct=0.15
从文件导入杂质分布
doping x.min=0.0 x.max=1.0 y.min=0.0 y.max=1.0 n.type ascii \ infile=concdata
*
9
Silvaco学习
ATLAS描述的二极管结构
region number=2 x.min=0.0 x.max=0.1 y.min=1.0 \ y.max=2.0 material=silicon
electrode name=anode top electrode name=cathode bottom
doping uniform conc=1e18 n.type region=1 doping uniform conc=1e18 p.type region=2
Silvaco学习
region
Region将mesh中不同位置以区域组织起来 语法：Region number=<n> <material> <position>
例句：
region num=1 y.max=0.5 silicon region num=2 y.min=0.5 y.max=1.0 x.min=0 x.max=1.0 oxide region num=3 y.min=1.0 y.max=2.0 x.min=0 x.max=1.0 GaAs
save outfile=diode_0.str
* tonyplot diode_0.str
10
Silvaco学习
DevEdit编辑器件结构
Work area
Defining region
Mesh creation
Save the file
*
11
Silvaco学习
Defining region
添加、替换或删除区域 主要参数：
mesh infile=nmos.str mesh space.mult=1.5
x.mesh和y.mesh定义网格位置及其间隔(line)
x.mesh loc=0.1 spac=0.05
*
4
Silvaco学习
mesh
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
Silvaco-TCAD-器件仿真2
器件仿真流程
*
2
Silvaco学习
ATLAS描esh
region
electrode
doping
*
3
Silvaco学习
mesh
网格定义，状态有mesh,x.mesh,y.mesh,eliminate等 Mesh对网格进行控制
elec name=gate x.min=0.25 lenght=0.5
elec num=1 name=source y.min=0 left length=0.25 elec num=2 name=drain y.min=0 right length=0.25
elec name=anode top elec name=cathode bottom
go atlas mesh x.mesh loc=0.00 spac=0.05 x.mesh loc=0.10 spac=0.05 y.mesh loc=0.00 spac=0.20 y.mesh loc=1.00 spac=0.01 y.mesh loc=2.00 spac=0.20
region number=1 x.min=0.0 x.max=0.1 y.min=0.0 \ y.max=1.0 material=silicon
*
6
Silvaco学习
electrode
Electrode定义电极 语法：
electrode name=<en> [num=<n>] [substrate] <position> <region>
例句
elec name=emitter x.min=1.75 x.max=2.0 y.min=-0.05 y.max=0.05
杂质类型：n.type,p.type 位置：region,x.min,x.max,y.min,y.max,peak,junction…
*
8
Silvaco学习
Doping例句
均匀掺杂
doping uniform conc=1e16 n.type region=1
高斯分布
doping region=1 gaussian conc=1e18 peak=0.1 characteristic=0.05 \ p.type x.left=0.0 x.right=1.0
*
7
Silvaco学习
doping
Doping定义掺杂分布
doping <distribution_type> <dopant_type> <position_parameters>
分布：uniform,gaussian,erfc，具体设置还可分为三组 1，Concentration and junction 2，Dose and characteristic 3，Concentration and characteristic
*
12
Silvaco学习
Defining impurity