8 Silvaco TCAD工艺仿真工艺优化及工艺参数校准

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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：
• 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
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
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
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
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
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
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
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Biblioteka Baidu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 …
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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
• 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
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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
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）
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
方程形式
400 350
Tox (angstroms)
R = thinox:0 ¢e
e
P
校准后 仿真
300 250 200 150 100 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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谢谢！
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