(优选)新一代工艺及器件仿真工具.
新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus培训讲学113页PPT
新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus 培训讲学
6
、
露
凝
无
游氛Βιβλιοθήκη ，天高风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
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，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
1
0
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倚
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审
容
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之
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。
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
Sentaurus_Process介绍及使用
§17-1 新一代集成工艺仿真系统Sentaurus Process随着集成电路制造工艺技术的迅速发展和日趋成熟，集成电路的集成度迅速攀升，制造流程及工艺步骤也日趋复杂。
当前，硅集成电路制造工艺技术已经达到了纳米级水平，纳米电子学不断深入发展的前提是基于能够达到纳米精度的制造技术【1】。
反过来，纳米级器件的设计与研发则必须有相应的高精度工艺级仿真软件来支持。
通常，对于大尺寸器件（通常特指分立器件），由诸多工艺因素造成的层间界面应力、杂质分布蠕动、空间量子效应及载流子非线性输运等小尺寸效应[2]均可被忽略。
而对于小尺寸（泛指超大规模集成电路中的集成化器件）器件，准确地预期及评价工艺制程后的良品率、实现其所谓的工艺级可制造性设计，则必须充分地考虑小尺寸效应。
新一代集成工艺设计工具Sentaurus Process恰恰解决了纳米尺度的可制造性设计技术难题，成为当前最为先进的集成电路工艺级仿真工具。
§17-1-1 Sentaurus Process工艺级仿真工具简介[3]Sentaurus Process是Synopsys Inc.最新推出的新一代TCAD工艺级仿真工具，被业界誉为第五代集成电路制程级仿真软件，是当前最为先进的纳米级集成工艺仿真工具。
Sentaurus Process是迄今为止集成电路制程级仿真软体中最为全面、最为灵活的多维（一维、二维、三维）工艺级仿真工具。
Sentaurus Process面向当代纳米级集成电路工艺制程，全面支持小尺寸效应的仿真与模拟，用于实现甚大规模（ULSI）集成电路的工艺级虚拟设计，可显著地缩短集成电路制造工艺级设计、工艺级优化乃至晶圆芯片级产品的开发周期。
Sentaurus Process整合了Avanti的TSUPREM系列工艺级仿真工具、Taurus Process系列工艺级仿真工具及ISE的Dios系列工艺级仿真工具，将一维、两维和三维仿真集成于同一平台，在保留传统工艺级仿真工具卡命令行运行模式的基础上，又作了诸多重大改进：1.增加、设置了模型参数数据库浏览器（PDB），为用户提供修改模型参数及增加模型的方便途径；2. 增加、设置了一维模拟结果输出工具（Inspect）和二维、三维模拟结果输出工具（Tecplot SV）。
新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus培训讲学
*_fps.cmd *_dvs.cmd *_des.cmd
Workbench (SWB)
Sentaurus Process Simulator
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Synopsys Inc.的Sentaurus Process 整合了：
Avanti 公司的TSUPREM系列工艺级仿真工具（ Tsupremⅰ，Tsupremⅱ，Tsupremⅲ只能进行一维仿真 ，到了第四代的商业版Tsuprem4能够完成二维模拟）
Sentaurus Workbench介绍与使用
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Getting Started
Creating Projects
Building Multiple Experiments
SWB的工具特征
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Workbench基于集成化架构模式来组织、实施 TCAD仿真项目的设计和运行，为用户提供了图 形化界面，可完成系列化仿真工具软件以及诸 多第三方工具的运行，以参数化形式实现TCAD 项目的优化工程。
Synopsys公司简介
3/110
Synopsys公司总部设在美国加利福尼亚州 Mountain View，有超过60家分公司分布在北美 、欧洲与亚洲。
2002年并购Avant公司后，Synopsys公司成为提供前 后端完整IC设计方案的领先EDA工具供应商。
Sentaurus是Synopsys公司收购瑞士ISE(Integrated Systems Engineering)公司后发布的产品，全面继承 了ISE TCAD,Medici和Tsuprem4的所有特性及优势。
Building Multiple Experiments
19/110
Parameter在cmd文件中的定义与使用:
新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus
implant Boron dose=2.0e13<cm-2> energy=200<keV> tilt=0 rotation=0 implant Boron dose=1.0e13<cm-2> energy= 80<keV> tilt=0 rotation=0 implant Boron dose=2.0e12<cm-2> energy= 25<keV> tilt=0 rotation=0 （P阱）
默认pressure为1atm。 Mgoals.native表示自动采用MGOALS对这层进
行网格分布
Mgoals.native
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保存结构文件
Sentaurus Process中 使用struct命令来保 存结构文件，同样 可以使用Tecplot SV 来调阅结构文件。 保存格式有TDR和 DF-ISE，这里使用 TDR格式来保存
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Getting Started
Creating Projects
Building Multiple Experiments
SWB的工具特征
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Workbench基于集成化架构模式来组织、实施 TCAD仿真项目的设计和运行，为用户提供了图 形化界面，可完成系列化仿真工具软件以及诸 多第三方工具的运行，以参数化形式实现TCAD 项目的优化工程。
Workbench (SWB)
Sentaurus Process Simulator
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Synopsys Inc.的Sentaurus Process 整合了：
Avanti 公司的TSUPREM系列工艺级仿真工具 （Tsupremⅰ，Tsupremⅱ，Tsupremⅲ只能进行一维仿 真，到了第四代的商业版Tsuprem4能够完成二维模拟）
SynopsysSentaurusprocess工具介绍
“可制造性设计”似乎是一个新的词汇。
所谓“可制造性设计”其英文缩写为DFMdesign-for-manufacturability。
事实上。
我们这部书所讨论的主题就是“可制造性设计”。
前面若干章节所讲授的虽然是基于一维的集成电路制造工艺级仿真相对简单一些。
但是也属于工艺级可制造性设计的技术范畴和科学领域。
将重点介绍当今全球最为著名的IC设计软件开发商美国新思科技SynopsysInc.最新发布的新一代TCAD系列设计工具中的新一代集成电路工艺级仿真工具SentaurusProcess注TCAD 系列工具还包括器件物理特性级模拟系统SentaurusDevice及虚拟化加工与制造系统SentaurusWorkbench。
§1 Sentaurus Process工艺级仿真工具SentaurusProcess是SynopsysInc.最新推出的新一代TCAD工艺级仿真工具被业界誉为第五代集成电路制程级仿真软件是当前最为先进的纳米级集成工艺仿真工具。
SentaurusProcess是迄今为止集成电路制程级仿真软体中最为全面、最为灵活的多维一维、二维、三维工艺级仿真工具。
SentaurusProcess面向当代纳米级集成电路工艺制程全面支持小尺寸效应的仿真与模拟用于实现甚大规模ULSI集成电路的工艺级虚拟设计可显著地缩短集成电路制造工艺级设计、工艺级优化乃至晶圆芯片级产品的开发周期。
SentaurusProcess为国际化的大型工程化计算机仿真系统有Unix版本及Linux版本供用户选用。
对于中国内地用户SentaurusProcess的用户许可授权及安装均由SynopsysInc.中国分支机构北京新思科技、上海新思科技等提供优质的技术支持和服务。
SentaurusProcess仿真系统设置有两种启动方式。
一种是交互启动及运行模式另一种是批处理启动及运行模式。
根据用户的使用需要若要在交互模式下启动SentaurusProcess可以在已安装有SentaurusProcess并启动了该系统的license软件使用许可程序的PC计算机若使用的是SentaurusProcess的Linux版本或计算机工作站若使用的是SentaurusProcess的Unix版本命令行提示符下输入以下命令sprocess§1-2 创建Sentaurus Process批处理卡命令文件编辑SentaurusProcess批处理卡命令文件可使用Unix或Linux操作系统环境下的各类文本编辑器、例如gedit文本编辑器编辑完成。
仿真工具(ATLAS)
工艺及器件仿真工具 SILIVACO-TCAD
哈尔滨工程大学微电子实验室 2009.10
ATLAS பைடு நூலகம்学特性
Harbin Engineering University
在这一部分，将对一个NMOSFET器件结 构进行器件仿真。 以下将会演示到： 1. 产生简单的 Vds=0.1V 偏压下的曲线： Ids vs. Vgs 2.提取器件参数，例如Vt，Beta和Theta 3.产生不同的Vgs偏置情况下的Id vs. Vds 曲 线簇
ATLAS 器件构造
Harbin Engineering University
3. 定义电极
ELECTRODE NAME=<en> [NUMBER=<n>] [SUBSTRATE] <pos> <reg>
ATLAS 器件构造
Harbin Engineering University
4. 掺杂分布
进一步详细的关于 这些模型的信息， 可以参看文档：
ATLAS User’s Manual Volume I
ATLAS 电学特性
Harbin Engineering University
数值计算方法命令集：
对于半导体器件问题，有几种不同的方法可以 使用。对于 MOS 结构来说，可以使用非耦合的 GUMMEL 法和耦合的 NEWTON法。简单地说， gummel 法将对每个未知量轮流求解，同时保持 其他变量不变，不断重复这个过程，直到得到稳 定的解。而 Newton 法将会对整个系统的所有未 知量一起求解。 输入： method newton
提取器件参数
最新Silvaco器件仿真
2. 在整个学科中所处的位置是什么？ 从纵向来讲，和其他CAD类或仿真类课程一样，它是基础理论知 识和实际生产的链接点。 从横向来讲， 电路模拟、工艺模拟、器件模拟之间的关系可以用下 面的结构图来表示
最新Silvaco器件仿真
本门课程 重点学习部分
工艺描述
工艺仿真
(Process Simulation)
Sentaurus Device 整合了 (1)Avanti 的Medici和
Taurus Device (2)ISE 的DESSIS 器件 物理特性仿真工具, 充实并 修正了诸多器件物理模型, 推出新的器件物理特性分析 工具Sentaurus Device。
最新Silvaco器件仿真
Silvaco TCAD
可迅速和精确地模拟应用在CMOS、双极、SiGe / SiGeC 、 SiC、SOI 、III-V、光电子和功率器件技术的所有关键加工步骤
最新Silvaco器件仿真
如图所示为一个半导体工艺仿真的结果示意图。
掺杂浓度
几何结构
最新Silvaco器件仿真
deckbuild 的使用
（1）deckbuild的调用
和工艺仿真的区别 devedit - 考虑结果 他不考虑器件生成的实际物理过程，生成器件时不需要对时 间、温度等物理量进行考虑。
athena - 考虑过程 必需对器件生成的外在条件、物理过程进行描述。
最新Silvaco器件仿真
最新Silvaco器件仿真
最新Silvaco器件仿真
双击文件名来选择实例如 Mos1ex01.in
被选中的输入文件的描述将会出现在示例 窗口中，如图所示
这些描述包括
a. 运行本例所需要的软件模块 b. 提供本例演示概貌 c. 描述本例所使用的仿真命令 d. 描述本例运行结束后显示出来的结果
工艺及器件仿真工具ISE-TCAD
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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2017/8/1
ISE-TCAD简介
工艺和器件仿真工具ISE-TCAD是瑞士ISE（Integrated Systems Engineering ）公司（2004年被Synopsys公司 收购）开发的DFM（Design For Manufacturing）软件。
2017/8/1
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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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2017/8/1
工具平台GENESISe简介
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 &
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。
2017/8/1 7/102
典型工艺与器件仿真流程图
**_dio.cmd **_dio.out **_mdr.cmd
半导体工艺及器件仿真工具SentaurusTCAD
器件仿真在半导体产业中具有重要地位，是缩短研发周期、降低成本和提 高产品性能的关键手段。
Sentaurus TCAD的器件仿真功能
01
Sentaurus TCAD是一款功能 强大的半导体器件仿真软件， 支持多种器件类型和工艺流程 的仿真。
02
Sentaurus TCAD具备高精度 、高可靠性和高效率的仿真能 力，能够模拟器件的物理特性 、电学性能和可靠性等方面。
03
Sentaurus TCAD还提供了丰 富的后处理和可视化工具，方 便用户对仿真结果进行分析和 评估。
器件仿真案例分析
案例一
模拟不同掺杂浓度对MOSFET阈值电压的影响。通过仿真发现，随着掺杂浓度的增加，阈值电压 逐渐降低。
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感谢您的观看
精确度高
Sentaurus TCAD能够提供高精度的仿真 结果，模拟各种半导体器件的电学、热 学和光学特性。
VS
功能强大
Sentaurus TCAD支持多种半导体工艺和 器件类型，包括CMOS、MEMS、太阳 能电池等。
Sentaurus TCAD的优势与不足
• 用户友好：Sentaurus TCAD提供了直观 的用户界面和丰富的文档支持，方便用户 学习和使用。
案例二
探究不同材料对太阳能电池性能的影响。通过对比硅基太阳能电池和铜基太阳能电池的仿真结果 ，发现铜基太阳能电池具有更高的光电转换效率。
案例三
模拟MEMS传感器在不同温度下的性能表现。通过仿真发现，随着温度的升高，MEMS传感器的 灵敏度逐渐降低。
04 Sentaurus TCAD与其他 仿真工具的比较
半导体工艺及器件仿真工具
提高半导体行业的整体技术水平
• 仿真工具的发展推动半导体工艺和器件的创新
• 提高半导体行业的整体技术水平
降低半导体行业的研发成本
• 通过仿真工具预测和优化工艺和器件性能
• 降低实际实验和测试的成本和时间
对半导体工艺及器件仿真技术的展望
未来仿真技术将更加精确和高效
• 提高仿真精度和可靠性
• 提高仿真效率和计算能力
用
• 通过仿真工具预测生产
线上的问题
• 提高生产效率和降低设
备故障率
03
半导体器件仿真工具
器件仿真工具的分类
器件建模工具
• 用于建立半导体器件的数学模型
• 如器件结构、材料属性等
器件模拟工具
• 基于器件建模工具的结果进行模拟和预测
• 如器件性能、行为等
器件优化工具
• 基于器件模拟工具的结果进行优化
04
半导体工艺及器件仿真技术的挑战与未来趋势
仿真技术面临的挑战
仿真效率和计算能力
• 提高仿真效率和计算能力
• 适应大规模半导体工艺和器件仿真
仿真精度和可靠性
• 提高仿真精度和可靠性
• 减少仿真结果与实际结果的差距
多物理场和多尺度仿真
• 支持多物理场和多尺度仿真
• 更真实地模拟半导体工艺和器件
未来仿真技术的发展趋势
• 基于先进的计算方法和模拟技术
• 主要用于分析简单的半导体器件性
• 可以模拟更复杂的半导体器件和工
• 可以模拟纳米尺度半导体工艺和器
能
艺
件
• 支持多物理场和并行计算
仿真工具的应用领域
半导体工艺设计
半导体器件设计
工艺及器件仿真工具SILVACO-TCAD教程-5
4.2 使用ATLAS的NMOS器件仿真4.2.1 ATLAS概述A TLAS是一个基于物理规律的二维器件仿真工具，用于模拟特定半导体结构的电学特性，并模拟器件工作时相关的内部物理机理。
ATLAS可以单独使用，也可以在SILVACO’s VIRTUAL WAFER FAB仿真平台中作为核心工具使用。
通过预测工艺参数对电路特性的影响，器件仿真的结果可以与工艺仿真和SPICE 模型提取相符。
1 A TLAS输入与输出大多数ATLAS仿真使用两种输入文件：一个包含ATLAS执行指令的文本文件和一个定义了待仿真结构的结构文件。
ATLAS会产生三种输出文件：运行输出文件(run-t i m e output)记录了仿真的实时运行过程，包括错误信息和警告信息；记录文件(log files)存储了所有通过器件分析得到的端电压和电流；结果文件(s o l ut i on fil es)存储了器件在某单一偏置点下有关变量解的二维或三维数据。
2 A TLAS命令的顺序在ATLAS中，每个输入文件必须包含按正确顺序排列的五组语句。
这些组的顺序如图4.52所示。
如果不按照此顺序，往往会出现错误信息并使程序终止，造成程序非正常运行。
图4.52 ATLAS命令组以及各组的主要语句3 开始运行A TLAS要在DECKBUILD下开始运行A TLAS，需要在UNIX系统命令提示出现时输入：deckbuild -as&命令行选项-as指示DECKBUILD将A TLAS作为默认仿真工具开始运行。
在短暂延时之后，DECKBUILD将会出现，如图4.53所示。
从DECKBUILD输出窗口可以看出，命令提示已经从A THENA变为了A TLAS。
图4.53 ATLAS的DECKBUILD窗口4 在A TLAS中定义结构在ATLAS中，一个器件结构可以用三种不同的方式进行定义：1.从文件中读入一个已经存在的结构。
这个结构可能是由其他程序创建的，比如ATHENA或DEVEDIT；2.输入结构可以通过DECKBUILD自动表面特性从ATHENA或DEVEDIT转化而来；3.一个结构可以使用ATLAS命令语言进行构建。
新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus
2023-11-03
目录
• 引言 • sentaurus概述 • sentaurus仿真流程及操作 • sentaurus与其他仿真软件的比
较
目录
• sentaurus的安装及配置 • sentaurus的使用技巧及常见问
题处理 • 结论与展望
01
引言
对未来发展的展望与建议
展望
增强多物理场仿真能力：随着半导体 技术的不断发展，未来Sentaurus可 以进一步增强对多物理场仿真的支持 ，包括电磁场、流体动力学、温度场 等。
扩展新材料仿真：除了传统的半导体 材料外，Sentaurus还可以进一步扩 展对新型半导体材料和器件的仿真能 力，如石墨烯、碳纳米管等。
对未来发展的展望与建议
• 加强与EDA工具的集成：Sentaurus可以进一步与EDA工具进行集成，实现更高效的自动化设计和仿真流程 。
对未来发展的展望与建议
要点一
要点二
建议
提供更完善的文档和培训： Sentaurus开发商可以提供更详细和 易懂的文档，同时提供更多的培训课 程和在线支持，帮助用户更快地掌握 和使用该工具。
03
sentaurus仿真流程及操 作
建立模型
创建器件结构
使用sentaurus内置的器件模板或手动创建，支持各 种半导体工艺和器件类型。
定义材料属性
设置半导体材料属性，包括掺杂浓度、载流子类型 和迁移率等。
建立物理模型
定义器件的物理模型，包括电流电压关系、热效应 等。
设置仿真参数
运行仿真
设置仿真类型、迭代次数、收敛准则等参数，根据需求选择合适 的工作模式（DC、AC、瞬态、稳定性等）。
新一代纳米级器件物理特性仿真工具——SenTaurus Device
新一代纳米级器件物理特性仿真工具——SenTaurus
Device
张宪敏;李惠军;侯志刚;于英霞
【期刊名称】《微纳电子技术》
【年(卷),期】2007(44)6
【摘要】介绍了Synopsys Inc.新近推出的新一代纳米层次器件物理特性仿真工具——SenTaurus Device的功能特点以及进行器件物理特性仿真的典型流程。
重点介绍了为实现nm级器件物理特性的模拟引入的诸多近代器件物理模型。
利用SenTaurus Device对基于Sentaurus Process生成的一个90nm NMOS器件进行了器件物理特性仿真,并给出了相应结果。
【总页数】6页(P299-304)
【关键词】集成电路;纳米层次;场效应晶体管;非局域隧穿;小尺寸效应
【作者】张宪敏;李惠军;侯志刚;于英霞
【作者单位】山东大学孟尧微电子研发中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN431.1
【相关文献】
1.使用Sentaurus TCAD软件设计和仿真0.18μmH栅P-Well SOI MOSFET器件[J], 周永辉
2.基于Sentaurus Device的4H-SiC PiN二极管的仿真 [J], 孙佳哲;王磊
3.新一代nm级集成工艺仿真工具——SenTaurus Process [J], 于英霞;李惠军;侯志刚;张宪敏
4.纳米级工艺制程仿真SenTaurus Process的应用 [J], 于英霞;李惠军;侯志刚;张宪敏
5.基于自研半导体器件虚拟仿真平台的“微电子器件物理”课程探索 [J], 王一娇;曾琅
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
半导体工艺及器件仿真工具SentaurusTCAD
teral.size=2<um>
\normal.growth.ratio=1.2 accuracy=2e-5 mgoals命令在初始网格的基础上来重新定义网格。网
格的调整只是针对新的层或新生成的表面区域。mgoals命 令中的min.normal.size用来定义边界处的网格最小间距， 离开表面后将按照normal.growth.ratio确定的速率变化。 而teral.size定义了边界处网格的最大横向间距。 Accuracy为误差精度。
子注入的分布情况及仿真所造成的注入损伤程度。 为满足现代集成工艺技术发展的需求，Sentaurus Process
添加了很多小尺寸模型，如
– 掺杂剂量控制模型（Beam dose control）、 – 杂质剖面改造模型（Profile reshaping）、 – 有效沟道抑制模型（Effective channelling suppression） – 无定型靶预注入模型（Preamorphiza-tion implants，PAI）等等。
2020/7/27
浙大微电子
24
(8) 生长薄氧层 gas_flow name=O2_HCL pressure=1<atm> \ flows = { O2 =4.0<l/min> HCl = 0.03<l/min>} diffuse temperature=950<C> time=25<min> \ gas_flow=O2_HCL
2020/7/27
浙大微电子
15
(5) 输出说明语句
color: 用于设定、填充被仿真的器件结构中某特定区域杂质 浓度等值曲线的颜色。
contour: 用于设置二维浓度剖面等值分布曲线的图形输出。 graphics: 启动或更新Sentaurus Process已经设置的图形输出。 layers: 用于打印器件结构材料的边界数据和相关数据。 print.1d: 沿器件结构的某一维方向打印相关数据。 plot.1d: 沿器件结构的某一维方向输出某些物理量之间的变化曲线。 plot.2d: 输出器件结构中二维浓度剖面分布曲线。 plot.tec: 启动或更新Sentaurus Process–Tecplot SV所输出的 一维、二维和
新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus优秀PPT
Sentaurus Process Simulator
TCAD概述
21/110
TCAD
T4 / Medici Sentaurus ISE Silvaco
sprocess *_bnd.tdr *_fps.tdr sde
*_msh.tdr sdevice
*.plt *.tdr
*_fps.cmd *_dvs.cmd *_des.cmd
Workbench (SWB) 2020/4/28
TCAD概述
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TCAD
T4 / Medici Sentaurus ISE Silvaco
sprocess *_bnd.tdr *_fps.tdr sde
*_msh.tdr sdevice
*.plt *.tdr
*_fps.cmd *_dvs.cmd *_des.cmd
Workbench (SWB) 2020/4/28
1
新一代工艺及器件仿真工具 Sentaurus
发之于心 察之于微 究之以底 亲而为之
2
课程内容
2/110
Sentaurus TCAD介绍与概述 Sentaurus Workbench介绍与使用 Sentaurus Process Simulator介绍与使用 Sentaurus Structure Editor介绍与使用 Sentaurus Device Simulator介绍与使用 Sentaurus其他工具介绍
Building Multiple Experiments
18/110
2020/4/28
Building Multiple Experiments
19/110
2020/4/28
Building Multiple Experiments
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。
新一代工艺及器件仿真工具Sentaurusppt
sentaurus的独特功能
器件仿真
sentaurus可以进行器件的电学、热学、力学等多物理场仿真，还可以模拟器件的制造过程和可靠性测试。
系统级仿真
sentaurus可以将工艺和器件仿真与系统设计进行集成，实现从系统到工艺的全流程仿真。
06
sentaurus的未来发展及展望
技术发展趋势
精确建模与高效仿真
01
02
03
03
sentaurus在工艺仿真中的应用
精确模拟晶体管和电路的行为和特性
工艺仿真需求
加速芯片设计和验证过程，提高开发效率
预测新工艺和器件的长期性能和可靠性
高精度
快速
灵活
可扩展
sentaurus在工艺仿真中的优势
01
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04
实际应用案例
04
sentaurus在器件仿真中的应用
云端仿真与协同设计
智能化仿真与自动化流程
sentaurus未来版本的功能增强和升级计划
要点三
增强模拟功能
sentaurus的未来版本将进一步增强模拟功能，包括更全面的器件类型支持、更精细的物理模型以及更高效的求解算法。
要点一
要点二
升级用户界面
为了提高用户体验，sentaurus将升级用户界面，使其更加友好、易用，并支持多语言和定制化需求。
器件仿真需求
多物理效应仿真
Sentaurus提供了全面的多物理效应仿真工具，包括电路仿真、热仿真、电磁场仿真等，可以更准确地模拟器件的性能。
sentaurus在器件仿真中的优势
精确的器件模型
Sentaurus内置了大量的精确器件模型，可以满足各种不同的器件仿真需求，同时也可以自定义器件模型，以便更好地模拟特定器件的性能。
工艺与器件仿真工具SILVACO
SILVACO-TCAD
浙大微电子
SILVACO简介
SILVACO-TCAD是由SILVACO公司研发的 计算机辅助设计仿真软件，用于半导体器件和集 成电路的研究和开发、测试和生产中。这套完整 的工具使得物理半导体工艺可以给所有阶段的IC 设计提供强大的动力：工艺仿真（ATHENA）和 器件仿真（ATLAS）；SPICE 模型的生成和开发； 互连寄生参数的极其精确的描述；基于物理的可 靠性建模以及传统的CAD。所有这些功能整合在 统一的框架，为工程师在完整的设计中任何阶段 中所做更改而导致的性能、可靠性等效果，提供 直接的反馈。
2020/4/8
浙大微电子
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创建一个初始结构
• 定义初始直角网格
− 在UNIX或LINUX系统提示符下，输入命令：deckbuild-an&，以 便进入deckbuild交互模式并调用ATHENA程序。这时会出现如下 图所示deckbuild主窗口，点击File目录下的Empty Document， 清空Deckbuild文本窗口；
接下来，我们通过干氧氧化在硅表面生成栅极氧化 层，条件是1个大气压，950°C，3%HCL, 11分钟。为 了完成这个任务，可以在ATHENA的Commands菜单 中依次选择Process和Diffuse …，ATHENA Diffuse菜 单将会出现。
2020/4/8
浙大微电子
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栅极氧化
2020/4/8
浙大微电子
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⑨ 为了观察优化过程，我们可以将Targets模式改为Graphics 模式，如下左图所示； ⑩ 最后，点击Optimize键以演示最优化过程。仿真将会重新运 行，并且在一小段时间之后，重新开始栅极氧化这一步骤。最优 化的结果为，温度925.727°C，偏压0.982979，以及抽样氧化 厚度100.209 Å，如右图所示；
工艺及器件仿真工具ISE
工艺及器件仿真工具ISE-TCAD(Technology Computer Aided Design,TCAD)是瑞士ISE(Integrated systems engineerin)公司开发的DFM(Design For Manufactyring)软件，是一种建立在物理基础上的数值仿真工具，它既可以进行工艺流程的仿真、器件的描述，也可以进行器件仿真、电路性能仿真及电缺陷仿真等。
TCAD软件包是由多个模块组成的，主要是工艺仿真工具DIOS、器件生成工具MDRAW、器件仿真工具DESSIS。
这些模块都可以在GENESISe平台中打开和运行[20]。
关于MDRAWMRDAW软件主要提供灵活的二维器件结构描述，包括结构的边界、掺杂及其优化等定义。
它和ISE TCAD的其他软件组合在一起使用，采用统一的DF-ISE数据格式。
由于MDRAW软件中已经集成了2D网络生成工具，所以不再需要其他软件进行2D网络编辑。
MDRAW软件作为ISE TCAD环境中的一部分，它包括以下功能：◆边界编辑◆掺杂及其优化编辑◆脚本插件（Tcl语法）◆网络插件以上功能用来建立边界、掺杂、优化信息以及为之后的器件仿真建立起适当的网格。
MDRAW软件包括两部分单独的内容，及边界编辑和掺杂及其优化编辑，两者使用同一个图形界面。
关于DESSISDESSIS软件是支持一维、二维、三维半导体器件的多维、电热、混合模型的器件和电路仿真器。
它能够仿真从深亚微米MOSFET到大功率双极型器件等多种半导体器件，同时支持多种高级物理模型和数学解析方法。
另外，DESSIS软件还支持SiC和Ⅲ-Ⅴ族混合结构，异质结器件。
DESSIS软件既可以仿真单独一个半导体器件的电学特性，也可以仿真几个器件合成一个电路的电学特性，终端电流[A]、电压[V]、电荷[C]可以通过物理器件方程组得到最终的结果，这些方程包括电流方程也有电导机制方程。
一个半导体器件，比如一个晶体管，在DESSIS仿真器中，被形容成一个虚的器件，它的物理结构背离三成不均匀的网格和节点。
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SE 器件绘制以 网格定义
SD 器件特性 仿真
Creating Projects
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Building Multiple Experiments
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Building Multiple Experiments
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Building Multiple Experiments
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TCAD概述
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TCAD
T4 / Medici Sentaurus ISE Silvaco
sprocess *_bnd.tdr *_fps.tdr sde
*_msh.tdr sdevice
*.plt *.tdr
*_fps.cmd *_dvs.cmd *_des.cmd
Workbench (SWB)
（优选）新一代工艺及器件仿 真工具
课程内容
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Sentaurus TCAD介绍与概述 Sentaurus Workbench介绍与使用 Sentaurus Process Simulator介绍与使用 Sentaurus Structure Editor介绍与使用 Sentaurus Device Simulator介绍与使用 Sentaurus其他工具介绍
Avanti公司的Taurus Process 系列工艺级仿真工具； ISE Integrated Systems Engineering公司的ISE TCAD工艺级
Sentaurus Workbench介绍与使用
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Getting Started
Creating Projects
Building Multiple Experiments
SWB的工具特征
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Workbench基于集成化架构模式来组织、实施 TCAD仿真项目的设计和运行，为用户提供了图 形化界面，可完成系列化仿真工具软件以及诸 多第三方工具的运行，以参数化形式实现TCAD 项目的优化工程。
重装license指令
su - （进入root，密码向机房管理员索取） /opt/sentaurus09/linux/bin/lmdown –c
/opt/license/synopsys.dat (关闭license) /opt/sentaurus09/linux/bin/lmgrd –c
/opt/license/synopsys.dat （安装license） exit (退出root权限)
SWB的工具特征
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SWB被称为“虚拟的集成电路芯片加工厂” SWB环境科集成Synopsys公司的系列化TCAD仿真
工具，使用户在集成环境下实现TCAD仿真及优 化。
SWB基于现代实验方法学和现代实验设计优化 的建模。用户可根据进程进行实验结果的统计 分析、工艺及器件参数的优化。
SWB支持可视化的流程操作，用户可方便地安 排和检测仿真的动态过程。
TCAD概述
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3/110
什么是 TCAD？
TCAD计算机辅助技术(Technology Computer Aided Design) Process Simulation；Device Simulation
TCAD工具有哪些？
Sentaurus Workbench (SWB) Sentaurus Process (sprocess) Sentaurus Structure Editor (sde) Sentaurus Device (sdevice) Tecplot SV/Inspect
Synopsys公司简介
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Synopsys公司总部设在美国加利福尼亚州 Mountain View，有超过60家分公司分布在北美、 欧洲与亚洲。
2002年并购Avant公司后，Synopsys公司成为提供前 后端完整IC设计方案的领先EDA工具供应商。
Sentaurus是Synopsys公司收购瑞士ISE(Integrated Systems Engineering)公司后发布的产品，全面继承 了ISE TCAD,Medici和Tsuprem4的所有特性及优势。
*.plt *.tdr
*_fps.cmd *_dvs.cmd *_des.cmd
Workbench (SWB)
Sentaurus Process Simulator
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Synopsys Inc.的Sentaurus Process 整合了：
Avanti 公司的TSUPREM系列工艺级仿真工具 （Tsupremⅰ，Tsupremⅱ，Tsupremⅲ只能进行一维仿 真，到了第四代的商业版Tsuprem4能够完成二维模拟）
Getting Started
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安装在137服务器下 利用putty软件在137中取得端口号：
vncserver –geometry 1280x960
利用VNC软件登陆137服务器
Getting Started
11/110
打开软件指令：source /opt/demo/sentaurus.env GENESISe&
TCAD概述
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TCAD
T4 / Medici Sentaurus ISE Silvaco
sprocess *_bnd.tdr *_fps.tdr sde
*_msh.tdr sdevice
*.plt *.tdr
*_fps.cmd *_dvs.cmd *_des.cmd
Workbench (SWB)
Building Multiple Experiments
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Parameter在cmd文件中的定义与使用:
TCAD概述
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TCAD
T4 / Medici Sentaurus ISE Silvaco
sprocess *_bnd.tdr *_fps.tdr sde
*_msh.tdr sdevice
Creating Projects 主菜单
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仿真工具菜单
项目编辑环境
Creating Projects
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Creating Projects
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新建文件夹和项目
Creating Projects
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构造仿真流程
SP 工艺仿真
SE 网格策略和 电极定义
SD 器件特性 仿真