Silvaco器件仿真ppt课件
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3. 对半导体工艺仿真及器件仿真中所用到的模型加以了解 4*. 利用工艺器件仿真软件，培养和锻炼工艺流程设计和新器件开 发设计等方面的技能。
6. 半导体器件仿真的历史发展
1949年： 半导体器件模拟的概念起源于此年肖克莱（Shockley）发表的论文， 这Fra Baidu bibliotek文章奠定了结型二级管和晶体管的基础。但这是一种局部分 析方法，不能分析大注入情况以及集电结的扩展。 1964年： 古默尔（H.K.Gummel）首先用数值方法代替解析方法模拟了一维 双极晶体管，从而使半导体器件模拟向计算机化迈进。 1969年： D．P．Kennedy和R.R.O’Brien第一个用二维数值方法研究了JFET。 J．W．Slotboom用二维数值方法研究了晶体管的DC特性。 从此以后，大量文章报导了二维数值分析在不同情况和不同器件 中的应用。相应地也有各种成熟的模拟软件，如CADDET和 MINIMOS等。
Silvaco器件仿 真
平时：30% 上机+考试：70%
内容大纲
一、 半导体仿真概述 二、 半导体器件仿真软件使用 三、 Diode器件仿真 四、BJT器件仿真 五、半导体工艺仿真软件使用 六、MOS工艺及器件仿真 七、总结与复习 2学时 2学时+2学时上机 2学时+2学时上机 4学时+4学时上机 4学时+4学时上机 4学时+4学时上机 2学时+4学时上机
Sentaurus TCAD Sentaurus Process 整合了： ⑴Avanti 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）以及Taurus Process 系列工艺级仿真工具； (2)ISE Integrated Systems Engineering公司的ISE TCAD 工艺级仿真工具Dios（二维） FLOOPS-ISE（三维）以及 Ligament（工艺流程编辑） 系列工具，将一维、二维和 三维仿真集成于同一平台。 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。
（2）什么是半导体器件仿真？ 那么像电子IT行业里面的仿真软件按用途分是多种多样的。仅仅是 集成电路这个行业来讲，就分电路仿真、器件仿真、工艺仿真等。 再深入下去研究，研究固体物理学，半导体物理学也都有相关的仿 真软件可以进行原子、分子级别的仿真。 包括工艺仿真和器件电学特性仿真两个部分。 研究单个元器件从生产工艺到性能特性的。
如前图所表，这个器件仿真在逻辑上是基础于电路仿真的。 工艺仿真可以实现离子注入、氧化、刻蚀、光刻等工艺过程的 模拟。 可以用于设计新工艺，改良旧工艺。 器件仿真可以实现电学特性仿真，电学参数提取。 可以用于设计新型器件，旧器件改良，验证器件的电学特性。 如MOS晶体管，二极管，双极性晶体管等等。提取器件参数， 或建立简约模型以用于电路仿真。
器件仿真
工艺描述
几何结构及掺杂
电学特性
(Device parameter extraction tools)
器件模拟参数提取
IC电路特性
(IC Circuit Simulation)
电路模拟用器件模型参数 IC电路仿真
3. 有什么用？ 一方面，充分认识半导体物理学，半导体器件物理学等这些抽象 难懂的理论基础知识在半导体工业中的实际应用。加强理论教学 的效果。 仿真也可以部分取代了耗费成本的硅片实验，可以降低成本，缩 短了开发周期和提高成品率。也就是说，仿真可以虚拟生产并指 导实际生产。
（3） 什么是半导体器件仿真器？
前面提及的理论基础不仅仅是同学们学习这门功课所需要的 前期基础知识，也同样是开发仿真软件中最需要的理论基础。为 什么呢？ 因为仿真实质上是通过仿真器来完成的。 一般仿真器实质上等于（输入接口+模型库+算法+输出接口） 核心部分是模型库的建立，精度，处理速度需要通过算法来调节。 一个半导体仿真器弄能是否强劲，就是看模型库是否强大。所以 它是随着对半导体理论的探索和对实验数据的累计的发展而发展 的。
一、概论：半导体仿真概述 Introduction of Semiconductor Simulation
1. 这门课是研究什么的？
（1）什么是仿真？ 仿真和另外一个词汇建模（modeling）是密不可分的。 所谓建模就是用数学方式抽象地总结出客观事物发展的一般规律。 仿真是在这个一般规律的基础上，对某事物在特定条件下的行动 进行推演和预测。 因此可以说建模是仿真的基础，仿真是随着建模的发展而发展的。 建模和仿真的关系可以比作程序设计中算法和语言的关系。
7. 可选择的工艺及器件仿真工具简介 Avanti: Tsuprem4/ Medici
Tsuprem4/Medici是Avanti公司 的二维工艺、器件仿真集成软 件包。Tsuprem4是对应的工艺 仿真软件，Medici是器件仿真 软件。
ISE-TCAD
工艺及器件仿真工具ISE-TCAD 是瑞士 ISE ( Integrated Systems Engineering ) 公司 开发的生产制造用设计（DFM： Design For Manufacturing） 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、 电路性能仿真以及电缺陷仿 真等。基本上是成为行业标准， 功能强大，已被收购，升级版 为Sentaurus TCAD。
4.学习这门功课需要哪些准备？
半导体物理学 半导体器件物理学、MOS、BJT、Diode、功率器件等 集成电路工艺技术 简单的电路基础。
5. 学到什么程度？具体学什么？ 掌握模拟仿真软件的使用，对半导体器件的特性进行模拟和分析。 具体为：
1. 复习现有以硅为主的超大规模集成电路工艺技术。学习工艺仿 真软件的使用方法 （氧化、扩散、离子注入、淀积、刻蚀、光刻等） 2. 熟悉并学会使用器件仿真软件 （1）学习如何用仿真语句编写器件的结构特征信息 （2）学习如何使用atlas器件仿真器进行电学特性仿真
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
本门课程 重点学习部分
(Process Simulation)
工艺仿真
(Device Simulation)
6. 半导体器件仿真的历史发展
1949年： 半导体器件模拟的概念起源于此年肖克莱（Shockley）发表的论文， 这Fra Baidu bibliotek文章奠定了结型二级管和晶体管的基础。但这是一种局部分 析方法，不能分析大注入情况以及集电结的扩展。 1964年： 古默尔（H.K.Gummel）首先用数值方法代替解析方法模拟了一维 双极晶体管，从而使半导体器件模拟向计算机化迈进。 1969年： D．P．Kennedy和R.R.O’Brien第一个用二维数值方法研究了JFET。 J．W．Slotboom用二维数值方法研究了晶体管的DC特性。 从此以后，大量文章报导了二维数值分析在不同情况和不同器件 中的应用。相应地也有各种成熟的模拟软件，如CADDET和 MINIMOS等。
Silvaco器件仿 真
平时：30% 上机+考试：70%
内容大纲
一、 半导体仿真概述 二、 半导体器件仿真软件使用 三、 Diode器件仿真 四、BJT器件仿真 五、半导体工艺仿真软件使用 六、MOS工艺及器件仿真 七、总结与复习 2学时 2学时+2学时上机 2学时+2学时上机 4学时+4学时上机 4学时+4学时上机 4学时+4学时上机 2学时+4学时上机
Sentaurus TCAD Sentaurus Process 整合了： ⑴Avanti 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）以及Taurus Process 系列工艺级仿真工具； (2)ISE Integrated Systems Engineering公司的ISE TCAD 工艺级仿真工具Dios（二维） FLOOPS-ISE（三维）以及 Ligament（工艺流程编辑） 系列工具，将一维、二维和 三维仿真集成于同一平台。 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。
（2）什么是半导体器件仿真？ 那么像电子IT行业里面的仿真软件按用途分是多种多样的。仅仅是 集成电路这个行业来讲，就分电路仿真、器件仿真、工艺仿真等。 再深入下去研究，研究固体物理学，半导体物理学也都有相关的仿 真软件可以进行原子、分子级别的仿真。 包括工艺仿真和器件电学特性仿真两个部分。 研究单个元器件从生产工艺到性能特性的。
如前图所表，这个器件仿真在逻辑上是基础于电路仿真的。 工艺仿真可以实现离子注入、氧化、刻蚀、光刻等工艺过程的 模拟。 可以用于设计新工艺，改良旧工艺。 器件仿真可以实现电学特性仿真，电学参数提取。 可以用于设计新型器件，旧器件改良，验证器件的电学特性。 如MOS晶体管，二极管，双极性晶体管等等。提取器件参数， 或建立简约模型以用于电路仿真。
器件仿真
工艺描述
几何结构及掺杂
电学特性
(Device parameter extraction tools)
器件模拟参数提取
IC电路特性
(IC Circuit Simulation)
电路模拟用器件模型参数 IC电路仿真
3. 有什么用？ 一方面，充分认识半导体物理学，半导体器件物理学等这些抽象 难懂的理论基础知识在半导体工业中的实际应用。加强理论教学 的效果。 仿真也可以部分取代了耗费成本的硅片实验，可以降低成本，缩 短了开发周期和提高成品率。也就是说，仿真可以虚拟生产并指 导实际生产。
（3） 什么是半导体器件仿真器？
前面提及的理论基础不仅仅是同学们学习这门功课所需要的 前期基础知识，也同样是开发仿真软件中最需要的理论基础。为 什么呢？ 因为仿真实质上是通过仿真器来完成的。 一般仿真器实质上等于（输入接口+模型库+算法+输出接口） 核心部分是模型库的建立，精度，处理速度需要通过算法来调节。 一个半导体仿真器弄能是否强劲，就是看模型库是否强大。所以 它是随着对半导体理论的探索和对实验数据的累计的发展而发展 的。
一、概论：半导体仿真概述 Introduction of Semiconductor Simulation
1. 这门课是研究什么的？
（1）什么是仿真？ 仿真和另外一个词汇建模（modeling）是密不可分的。 所谓建模就是用数学方式抽象地总结出客观事物发展的一般规律。 仿真是在这个一般规律的基础上，对某事物在特定条件下的行动 进行推演和预测。 因此可以说建模是仿真的基础，仿真是随着建模的发展而发展的。 建模和仿真的关系可以比作程序设计中算法和语言的关系。
7. 可选择的工艺及器件仿真工具简介 Avanti: Tsuprem4/ Medici
Tsuprem4/Medici是Avanti公司 的二维工艺、器件仿真集成软 件包。Tsuprem4是对应的工艺 仿真软件，Medici是器件仿真 软件。
ISE-TCAD
工艺及器件仿真工具ISE-TCAD 是瑞士 ISE ( Integrated Systems Engineering ) 公司 开发的生产制造用设计（DFM： Design For Manufacturing） 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、 电路性能仿真以及电缺陷仿 真等。基本上是成为行业标准， 功能强大，已被收购，升级版 为Sentaurus TCAD。
4.学习这门功课需要哪些准备？
半导体物理学 半导体器件物理学、MOS、BJT、Diode、功率器件等 集成电路工艺技术 简单的电路基础。
5. 学到什么程度？具体学什么？ 掌握模拟仿真软件的使用，对半导体器件的特性进行模拟和分析。 具体为：
1. 复习现有以硅为主的超大规模集成电路工艺技术。学习工艺仿 真软件的使用方法 （氧化、扩散、离子注入、淀积、刻蚀、光刻等） 2. 熟悉并学会使用器件仿真软件 （1）学习如何用仿真语句编写器件的结构特征信息 （2）学习如何使用atlas器件仿真器进行电学特性仿真
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
本门课程 重点学习部分
(Process Simulation)
工艺仿真
(Device Simulation)