第4章 工艺及器件仿真工具ISE-TCAD

Replace (Control (MaxTrl=6, RefineBoundary=-6， RefineGradient=-5, RefineMaximum=0, RefineJunction=-3)) • MaxTrl=<n> ：表示三角形最大的优化级别，默认值：4 • RefineBoundary=<n>：表示边界网格最大的优化级别
• 其中MAXV定义仿真中网格点最大数，一般不定义 • NewDiff=1/on（default）表示所有层次都定义网格和掺杂 • SiDiff=1/on（default）表示仅在硅中进行扩散，多晶硅掺杂是均的， 以节约仿真时间 。如果涉及钝化过程中有偏析效应，则应选SiDiff=0/off。
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Remove=<n>,Rate(Iso/Aniso=<n>)， over=<n>,stop=<n>) Etching(Material=OX, Remove=0.08, Over=0)
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ISE-TCAD特点
具有友好的图形交互界面，容易上手；
可以准确快捷地仿真传统半导体工艺流程和
相应器件；
对于各种新兴及特殊器件（如深亚微米器件、
绝缘硅SOI、SiGe器件、应力硅器件、异质
结、光电子器件、量子器件及纳米器件等）
也可以进行精确有效的仿真模拟。
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DIOS简介
DIOS能使用各种工艺模型仿真完整的制造工艺步骤，包括 刻蚀、淀积、离子注入、扩散和氧化，既有一维的，也有二 维的。它的有些模块功能还支持三维。
DIOS软件的输入既可以在命令窗口键入命令，也可以写在 一个命令描述文件中。另外一个特殊的输入还包括PROLYT 版层次的文件。其中包括详细的不同版层的几何信息。 提供一些可以选择的控制命令，比如物理模型、参数、网格 布局和图形输出参数选择。 注： DIOS命令文件的输入语言不区分字母的大小写，不过， 文件名和电极接触点名是区分大小写的。
使用INSPECT软件显示电学参数曲线绘制与分析
注：不使用工艺仿真，直接利用MDRAW等工具创建器件结
构（掺杂和网格）也是可以的。
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典型工艺与器件仿真流程图
**_dio.cmd **_dio.out **_mdr.cmd
DIOS
**_mdr.bnd **_dio.dat.gz **.tl1 **_dio.grd.gz
第4章
工艺及器件仿真工具 ISE-TCAD
本章内容
• ISE-TCAD简介 • 工具流程平台GENESISe • 工艺仿真以及网格优化工具
– 2D工艺仿真工具DIOS – 2D网格优化工具MDRAW
• 器件仿真工具
– 2D&3D器件仿真工具DESISS
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本章内容
• RefineGradient=<n>：表示最大的掺杂梯度优化级别
• RefineMaximum=<n>：表示掺杂浓度最大处的优化级别 • RefineJunction=<n>： 表示PN结处网络的优化级别 以上四个参数中<n>值为负表示以MaxTrl参数的值为参 照标准， <n>值为正表示不受MaxTrl参数的限制。
Mask定义的另外一种方式是通过mask文件
Mask(Material=Resist,Thickness=1.0um,
File=ggnmos.pl1,mask=STI)
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Implant(...)对离子注入进行仿真
在命令中注入的杂质类型、注入能量和注入剂量必须 用相关参量详细指定。
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本章内容
• ISE-TCAD简介 • 工具流程平台GENESISe • 工艺仿真以及网格优化工具
– 2D工艺仿真工具DIOS – 2D网格优化工具MDRAW
• 器件仿真工具
– 2D&3D器件仿真工具DESISS
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工具平台GENESISe简介
Implant(Element=As,Dose=1.0e14,Energy=300kev,Tilt=0°, Rotation=-90°,Function=CrystalTrim)
• 默认Tilt=7°,Rotation=-90° • Function参数定义注入后垂直方向的分布函数。 • 允许用户选择使用“分析注入”还是“Monte Carlo注入”
– Conventional、
– Equilibrium 、 – LooselyCoupled 、
– SemiCoupled 、
– PairDiffusion等。
•
对于退火工艺的话,在Diffusion命令中的参数还应包括:
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扩散时间(Time),扩散温度(Temperature) ;
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本章内容
• ISE-TCAD简介 • 工具流程平台GENESISe • 工艺仿真以及网格优化工具
– 2D工艺仿真工具DIOS – 2D网格优化工具MDRAW
• 器件仿真工具
– 2D&3D器件仿真工具DESISS
GENESISe是ISE-TCAD模拟工具的用户图形界 面，为设计、组织和运行ISE-TCAD工具模拟项 目提供一个良好的模拟环境 。 通过GENESISe可以将众多工具良好衔接起来， 然后自动执行参数化的模拟项目，从而免除了用 户进行命令行输入等繁琐步骤。 运行启动： 用自己的帐号登录到10.13.83.131\134\136 \137 运行命令： source /opt/demo/tcad.env 运行命令： GENESISe &
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• 该命令用以仿真选择性沉积 Selection=AllSiPo Deposit crystalline Si on crystalline Si; Polysilicon on all other materials. Selection=OnlySiPo Deposit crystalline Si on Si, Po
isotropic 600℃)
Deposit (Material=OX, DType=Fill，YFill=2.0um ) 该命令用以仿真化学机械抛光。“Fill”表示平整化， Deposit(Material=Si,Selection=OnlySiPo,THick=50nm, ELEM=P, CONC=1E14)
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Substrate(...)定义硅衬底的晶向和掺杂 Substrate(ELEM=B, CONC=5.0e15, ORIEN=100，YS=0.0) 该命令定义了 • 硅衬底的掺杂剂ELEMent为B （default） ； • 掺杂浓度CONCentration为5.0E15 atoms/cm3； • 如用衬底的电阻率数据可用参数RHO（单位：Ω·cm）。 • Y轴方向衬底表面YSubs的坐标0.0 （default）； • 衬底表面晶向ORIENtation是（100）（default）
• 对于氧化工艺步骤的话,在Diffusion命令中的参数还应 包括:通入的气体种类(Atom),温度,时间,速率等可调节的参数。 Diffusion(Atmosphere=Epitaxy, Time=1.0, Temperature=1050℃, GrowthRate=1000 nm /s,
Element=Ge, Concentration=1.0e20）
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平台整合工具 － GENESISe，OptimISE，LIGAMENT 工艺仿真工具 － DIOS，FlOOPS-ISE 器件创建与网格优化工具 － MDRAW，MESH，DEVISE，DIP 器件模拟工具 － DESSIS，Compact Models 数据输出与显示工具 － INSPECT，Tecplot-ISE 电磁模拟工具 － EMLAB，TED
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工艺仿真命令
Mask(...)仿真中所要用到的掩膜板进行仿真，以及完成掩膜
板形成图案的沉积 。
Mask (Material=Resist, Thickness=800nm, XLeft=0.1,XRight= 0.3) Mask(Material=Po, Element=P, Concentration=3e19, Thickness=180nm, X(0.2,0.4))
on Po, and no deposition on all other materials.
Selection=AllDepoMat (default)
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Etching(...)用来仿真刻蚀
Etching (Material=<n>, Time=<n>,
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Grid（）定义器件的结构初始化网格 GRID (X (0.0, 0.4), Y (-10.0, 0.0), Nx=2) 定义网格点和区域，参数Nx=2定义了所包含三角形为2个
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Replace（）对定义的网格进行调整，指定网格的调整标准
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