TCAD器件模拟功能-浙江大学信息与电子工程学院讲解学习
第3章 工艺及器件仿真工具SILVACO-TCAD
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④ 对于Dimensionality一栏，选择2D。在二维情况下进行 仿真；
⑤ 对于Comment栏，输入“Initial Silicon Structure with <100> Orientation”，如下图所示；
⑥ 点击WRITE键以写入网格初始化的有关信息。
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浙大微电子
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② 出现Display（二维网格）菜单项，在缺省状态下，
Edges和Regions图象已选。把Mesh图象也选上， 并点击Apply。将出现初始的三角型网格，如图所示。
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浙大微电子
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现在，先前的INIT语句创建了一个0.6μm×0.8μm大小 的、杂硼浓度为1.0×1014原子数/cm3、掺杂均匀的<100>晶 向的硅片。这个仿真结构已经可以进行任何工艺处理步骤了 （例如离子注入，扩散，刻蚀等）。
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。
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浙大微电子
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栅极氧化
③ 对于Concentration栏，通过滚动条或直接输入，选择理想浓度值为
1.0 ， 而 在 Exp 栏 中 选 择 指 数 的 值 为 14 。 这 就 确 定 了 背 景 浓 度 为
1.0×1014原子数/cm3（也可以通过以Ohm·cm为单位的电阻系数来确
定背景浓度）。
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SilvacoTCAD半导体仿真工具培训教程_资料手册
SilvacoTCAD半导体仿真工具培训教程_资料手册Silvaco TCAD 半导体仿真工具培训教程_资料手册Silvaco TCAD 2014.00 Win32 1DVD半导体仿真工具Synopsys.Tcad.Sentaurus.vH-2013.03.Linux64 3CDSilvaco的TCAD 建模服务提供解决方案给那些有特别半导体器件建模需求而内部又没有时间和资源运行TCAD软件的客户。
使用TCAD 建模服务，可运用Silvaco在半导体物理和TCAD软件操作方面的专长，提供完全、快速和精确的即可使用的解决方案。
Silvaco AMS v2010.00 Win32 1CDSilvaco AMS 2008.09 Linux32 64Silvaco AMS 2008.09 Solaris 1CDSilvaco AMS 2008.09 Manual 1CDSilvaco Iccad 2008.09 1CDSilvaco Iccad 2008.09 Linux32 64Silvaco Iccad 2008.09 Solaris 1CDSilvaco Iccad 2008.09 Manual 1CDSilvaco Logic 2008.09 1CDSilvaco Logic 2008.09 Linux32 64Silvaco Logic 2008.09 Solaris 1CDSilvaco Logic 2008.09 Manual 1CD Silvaco TCAD 2012.00 Win32_64 1DVD Silvaco TCAD 2010.00 Linux 1CD Silvaco TCAD 2012 Linux64 1DVD Silvaco TCAD 2008.09 Solaris 1CD Silvaco TCAD 2008.09 Manual 1CD Silvaco Catalyst 2008.09 Linux32 64 Silvaco Catalyst 2008.09 Solaris 1CD Silvaco Char 2008.09 Linux32 64 Silvaco Char 2008.09 Solaris 1CD Silvaco Firebird 2008.09 Linux32 64 Silvaco Firebird 2008.09 Solaris 1CD Silvaco Mode 2008.09 Linux32 64 Silvaco Mode 2008.09 Solaris 1CD Silvaco Parasitic 2008.09 Linux32 64Silvaco Parasitic 2008.09 Solaris 1CDSilvaco UT 2007.04 Linux32 64Silvaco UT 2007.04 Solaris 1CDSilvaco VWF 2007.04 Linux32 64Silvaco VWF 2007.04 Solaris 1CDParallel SmartSpice 1.9.3.E 1CD■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□+ 诚信合作，保证质量长期有效:+ 电话TEL：189******** 客服 QQ：1140988741■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□■□Pinnacle产品:FracproPT.2007.v10.4.52 1CD（石油工业界的先进压裂软件工具，它提供支撑剂和酸液压裂处理的设计、模拟、分析、执行和优化功能。
Silvaco_TCAD_工艺仿真1解读
Silvaco学习
ATHENA工艺仿真软件
通过MaskViews 的掩模构造说明，工程师可 以有效地分析在每个工艺步骤和最终器件 结构上的掩模版图变动的影响。
与光电平面印刷仿真器和精英淀积和刻蚀
仿真器集成，可以在物理生产流程中进行 实际的分析。
与ATLAS 器件模拟软件无缝集成
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Silvaco学习
可仿真的工艺 （Features and Capabilities）
Bake CMP Deposition Development Diffusion Epitaxy
• Etch • Exposure • Imaging • Implantation • Oxidation • Silicidation
采用默认参数，二维初始化仿真： Init two.d
工艺仿真从结构test.str中开始： Init infile=test.str
GaAs衬底，含硒浓度为1015cm-3，晶向[100]： Init gaas c.selenium=1e15 orientation=100
硅衬底，磷掺杂，电阻率为10Ω.cm Init phosphor resistivity=10
定义衬底: material,orientation,c.impurities,resitivity …
初始化仿真： 导入已有的结构，infile… 仿真维度，one.d,two.d … 网格和结构，space.mult,scale,flip.y …
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初始化的几个例子
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工艺仿真流程
1、建立仿真网格 2、仿真初始化 3、工艺步骤 4、抽取特性 5、结构操作 6、Tonyplot显示
器件级模拟器与电路级模拟器
器件级模拟器与电路级模拟器学号：GS12062436 姓名：薛召召题目: 器件级模拟器（TCAD）与电路级模拟器（SPICE）的原理、作用以及他们的区别。
第一部分：器件级模拟器一、器件模拟的原理和作用器件模拟就是半导体器件的计算机模拟，是在给定的材料成分、物理结构和掺杂分布的条件下，通过半导体器件模拟程序采用数值方法直接求解半导体器件的基本方程，得到器件结构中的静电场、电子空穴浓度与空间时间的关系，并在此基础上获得不同偏压条件下的器件伏安特性和器件的直流、瞬态、交流小信号特性，以及各种器件参数等。
器件模拟实际上就是利用数值方法根据一定的边界条件求解器件的基本方程，其基本方程有泊松方程、电子空穴的连续性方程、热扩散方程、电子空穴的漂移扩散方程等。
其求解的基本量包括静电势、电子空穴浓度和温度，得到这些量可以进一步求出其他的期间特性。
这就是器件级模拟的数学模型。
通过器件模拟我们可以更加深入的了解器件的内部特性，深入了解影响器件性能的各种因素，以便于对器件性能更好的预测和控制，对器件进行优化设计。
主要作用是对器件的性能进行预测，分析无法活着难以测量的器件性能，分析工艺对器件性能的影响。
这样有助于减少工艺开发的成本和时间提升半导体器件制造的良品率。
二、器件级模拟器TCADTCAD（Technology Computer Aided Design）是由东芝公司开发的一种基于计算机辅助设计技术的方法。
是一个可视化的集成环境，其直观的GUI可用于设计、组织和运行模拟。
包括多个工具，比如工艺模拟器、网络化工具、器件级模拟器、绘图和分析工具。
第二部分：电路级模拟器一、电路模拟的原理和作用电路的计算机辅助分析就其内容上来讲可以分为两个方面：一个是电路模拟，另一个是电路优化。
电路模拟是在给定电路的结构和元器件参数的条件下，确定电路的性能指标。
而电路优化是在电路性能指标和电路结构确定的条件下来确定电路中指定元器件的参数最佳值。
tcad仿真 静电势和准费米势
tcad仿真静电势和准费米势标题: TCAD仿真静电势与准费米势在半导体器件设计和制造过程中,TCAD (Technology Computer-Aided Design)仿真工具扮演着至关重要的角色。
其中,静电势和准费米势是两个关键概念,对于理解和优化器件性能至关重要。
1. 静电势(Electrostatic Potential):静电势描述了在半导体材料中电子或空穴所感受到的电场势能。
它反映了电荷载流子在给定点的电势能,是一种标量场。
在半导体器件中,静电势的分布对载流子的传输具有决定性影响。
TCAD仿真软件通过求解泊松方程(Poisson Equation)来计算静电势分布。
这个过程考虑了多种因素,如掺杂浓度、电荷密度、介电常数等。
准确描述静电势分布对于预测器件的电流-电压特性、断态特性和开关速度等方面至关重要。
2. 准费米势(Quasi-Fermi Potential):在非平衡条件下,电子和空穴的分布不再遵循费米-狄拉克统计。
这时,我们引入准费米势的概念来描述它们的行为。
准费米势描述了载流子(电子或空穴)的电化学势,可用于表征非平衡载流子浓度。
在TCAD仿真中,准费米势的计算涉及到连续性方程(Continuity Equations)和载流子输运模型。
通过求解这些方程,可以获得电子和空穴的准费米势分布,从而推导出载流子浓度和电流密度。
准费米势对于分析器件的载流子输运机制和预测电流-电压特性至关重要。
它为深入理解半导体器件的内部工作原理提供了宝贵的洞察力。
TCAD仿真中的静电势和准费米势计算为深入理解半导体器件的内部物理过程提供了强大的工具。
通过合理利用这些概念,工程师可以优化器件设计,提高性能和可靠性。
TCAD指导实例与教程
TCAD范例速成指南第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。
图2.2显示首15个类型范例。
要查看剩余的类别，则使用窗口右侧的滑动条滚动选择。
TCAD在半导体工艺课程虚拟实验中的应用
TCAD在半导体工艺课程虚拟实验中的应用周郁明【摘要】"半导体工艺"是一门理论与实验结合紧密的课程,通过TCAD虚拟平台开展实验教学,可节约成本、减少实验时间,可增强教学的直观性、提高教学效果,还可激发学生学习兴趣,增强实践、创新能力.【期刊名称】《安徽工业大学学报（社会科学版）》【年(卷),期】2015(032)003【总页数】2页(P109-110)【关键词】TCAD;半导体工艺;虚拟实验教学【作者】周郁明【作者单位】安徽工业大学电气与信息工程学院,安徽马鞍山243002【正文语种】中文【中图分类】G642.0“半导体工艺”是微电子类专业的核心课程。
该课程的目的是让学生掌握半导体器件和集成电路的制造工艺，是一门实践性很强、并与理论紧密结合的课程。
［1－2］然而，该课程所涉及到的一些关键设备，价格昂贵，难以满足教学需要。
为了提高教学效果，可以利用计算机辅助设计（TCAD）技术模拟半导体器件及集成电路制造的全部流程，让学生无需接触实际设备就能掌握工艺原理。
［3－6］一、TCAD虚拟实验教学优势计算机辅助设计（TCAD）是根据半导体工艺与器件的物理、化学等模型，通过计算机技术进行数值求解，模拟出半导体工艺的工作流程，并仿真半导体器件在外部条件作用下的电学、力学、热学等特性的技术。
TCAD通过构建虚拟的制造系统，由于可以节约开发时间，减小开发成本，已经在半导体工业界和科研领域得到广泛的应用。
应用TCAD开展虚拟实验教学，有着较大的优势。
首先，所需要的时间少、速度快。
例如，一个基本的MOSFET的制造过程一般需要几天或者上月的时间，而用TCAD软件模拟该制造过程，一次仅需几分钟，而且学生能在实验教学过程中随时观察虚拟实验每一步所带来的半导体器件形貌和内部物理特性的变化，从而得到即时全面的认知。
其次，基于图形化界面的仿真程序简单易学、成本低，学生可以根据自己的想法改变工艺参数或者器件结构，进行探索性实验，甚至可以针对特定器件进行优化仿真，而不用担心损坏昂贵的半导体工艺制造设备。
TCAD011
器件求解的物理模型 MOBILITY描述和各种各样的迁移率模型相 描述和各种各样的迁移率模型相 关的参数. 关的参数 MODELS用来描述模拟过程中的物理模型 用来描述模拟过程中的物理模型. 用来描述模拟过程中的物理模型 SYBOLIC可用来选择模拟时用的求解方法 可用来选择模拟时用的求解方法. 可用来选择模拟时用的求解方法 METHOD用来对特定的求解方法选择特殊 用来对特定的求解方法选择特殊 的技巧. 的技巧 SOLVE用来选择偏置条件和分析类型 这个 用来选择偏置条件和分析类型.,这个 用来选择偏置条件和分析类型 语句可以被用于稳态,瞬态和交流小信号 瞬态和交流小信号. 语句可以被用于稳态 瞬态和交流小信号
Numerical Methods Grid in Medici Transient Device Simulation AC Small-Signal Analysis Impact Ionization Analysis Gate Current Analysis Band-to-Band Tunneling
Examples
N-Channel MOSFET Examples Energy Balance Examples Interface Examples
Basic Equations
Poisson’s Equation
Continuity Equations
Boltzmann Transport Theory
物理模型 为了使模拟的结果精确， 为了使模拟的结果精确 ， 下列模型都可 以 被 考 虑 进 来 ： 载 流 子 的 复 合 ， PHOTOGENERRATION， 碰撞离化效应 ， 禁 ， 碰撞离化效应， 带变窄效应， 带变窄效应，BAND-BAND TUNNELING，迁 ， 移率的变化，载流子寿命，载流子的 Boltzman 和 Fermi-Dirac 统计分布，部分离 统计分布， 化效应。 化效应。
2 TCAD基础知识
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分
TCAD基本概念 工艺仿真介绍 器件仿真介绍 器件——电路混合仿真介绍
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1 TCAD基本概念
第一部分 第二部分 第三部分 第四部分
TCAD基本概念 工艺仿真介绍 器件仿真介绍 器件——电路混合仿真介绍
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1.1.1 TCAD基本概念－TCAD
• 基于物理的计算：计算时采用的方程是有物理意 义的 • 工艺，扩散模型、刻蚀模型、离子注入模型… • 器件，基本半导体方程：泊松方程；载流子连续性方程；
传输方程（漂移—扩散传输模型和能量平衡传输模型）； 位移电流方程… 载流子统计的基本理论：费米—狄拉克统 计理论；波尔兹曼统计理论；状态有效密度理论；能带理 论；禁带变窄理论…
• 下一课主要内容
Silvaco TCAD框架 DeckBuild界面及主要操作 Tonyplot界面及主要操作
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欢迎提问
谢谢！
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Note： 高压器件往往 没有SPICE模型
ATLAS/ MixedMode Simulation
4.2 器件——电路混合仿真示例
• GTO关断仿真
器件
电路
电流波形
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4.3 器件仿真参数
• 手册（模型、参数说明，语法）
C:\sedatools\lib\atlas\5.18.3.R\docs\atlas_users1.pdf
sedatoolslibathena5200rcommonathenamod工艺模型及参数implanttables离子注入统计参数models杂质分凝系数和固溶度sci书写规范page器件仿真介绍page17第一部分tcad基本概念第二部分工艺仿真介绍第三部分第四部分器件电路混合仿真介绍器件仿真介绍31器件仿真的功能模拟半导体器件的电学光学和热学行为而无需昂贵的分批实验分析以硅元素为基础的高级材料在二维和三维模式下的直流交流和时域响应解决成品率和工艺变动问题优化组合速度功率密度故障泄漏发光度或可靠性page1832器件仿真器atlas的主要模块page19spiscesblazemcdevicegigaluminouslaserquantumferro331器件仿真示例击穿研究方法分析临界击穿时的结构中的物理信息page20击穿特性曲线击穿电压4500v在电压4500v的结构中截取两条线进行比较cutline2cutline1331器件仿真示例寻找电场强度最大值page21沟槽下方的电场分布cutline1阱下方的电场分布cutline2沟槽下方sisio界面处电场强度最大331器件仿真示例击穿机制
Silvaco TCAD系列培训课程第1讲,TCAD仿真的必要性
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1.2 Silvaco TCAD框架
• 工艺仿真
一维工艺仿真 ATHENA 1D 二维工艺仿真 ATHENA 三维工艺仿真 Victory Process/Victory Cell
• 器件仿真
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3.4 参考书籍
• 《半导体工艺和器件仿真软件Silvaco TCAD实用教程》 ， 唐龙谷著， 清华大学出版社
• 《集成功率器件设计及TCAD仿真》，付越、李占明、吴卫东、约翰 尼K.O. 著， 杨兵 译，机械工业出版社
• 《半导体物理学（第六版）》， 刘恩科 罗晋生，电子工业出版社 • 《微电子制造科学原理与工程技术（第二版）》， Stephen A.
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3 TCAD学习
第第一一部部分分
TCAD介绍
第第二二部部分分
仿真的必要性
第二三部分
TCAD学习
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3.1 TCAD学习资料
• 用户手册 • 学习教程 • Silvaco官方网站 • Silvaco中国官方网站
ice/Victory Stress
• 虚拟晶圆制造
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1.3 工艺仿真——ATHENA
• 开发和优化半导体 制造工艺
• 可用于模拟离子注入， 扩散，刻蚀，淀积， 氧化以及光刻
• 通过模拟取代了耗费 成本的硅片实验，可 缩短开发周期和提高 成品率
很多经验的知识难考虑进来，缺乏验证
• 仿真与实验协同
相互印证，合理进行实验方案设计，减少实验次数，提高 效益
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2.4 仿真能达到什么目的
软件-浙江大学信息与电子工程学院
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TCAD工艺模拟流程
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TCAD器件模拟
功能： 根据器件结构和尺寸的各种参数，模拟得到半
导体器件特性 目的： 电学特性 寄生参数
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TCAD器件模拟软件分类
分类（根据器件机理不同）： PN结型器件模拟器（最常用和最成熟 ） MOS型器件模拟器（最常用和最成熟 ） 异质结器件模拟器 TFT薄膜器件模拟器
了功能更强的、精度更高、更方便用户的TSUPREM4， SILVACO公司也推出相应的商用化软件SSUPREM4。
Hale Waihona Puke 2019/8/316/83
器件仿真系列
SEDAN-1可以很好与SUPREM-2进行对接和联用，但只能处 理半导体器件的一维分析，应用受到很大限制；
随着计算机硬件性能的增强和应用软件开发技术的不断成熟， 相继出现了几种比较优秀和实用的二维模拟软件，如 MINIMOS-2、MEDICI等；
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TCAD器件模拟流程
杂质分布 几何参数 偏置参数 网格参数
输入
TCAD器 件模拟器
输出
器件特性
(1、伏安特性、放大倍 速、极限频率、电离率 等 2、MOS器件氧化层电 容、电容－电压特性曲 线、阈值电压等 3、……）
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TCAD工艺、器件和电路仿真结合
显然它的运用可以大大缩减集成电路的研发周期和费 用，从而大大提高集成电路的上市竞争力，已成为半导 体工艺研发过程中不可或缺的工具。
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PIC中的TCAD
对于功率集成电路而言，由于涉及的器件种类繁多， 而且器件参数相差很大，这就决定不能采用标准的 CMOS或Bipolar工艺制程进行制造，而研发一条全 新的特殊工艺工程量是浩大的，因而这就更离不开 TCAD软件来协助进行设计。
gan的tcad仿真模拟案例
TCAD（Technology Computer-Aided Design）是一种半导体制造中常用的工具，它可以通过计算机模拟和仿真来帮助工程师设计和优化半导体器件结构。
GAN（Gallium Nitride）作为一种新型半导体材料，具有很高的电子迁移率和较高的电子饱和漂移速度，被广泛应用在功率电子器件中。
而在GAN半导体器件的制造过程中，TCAD仿真模拟则扮演着非常重要的角色。
一、GAN材料特性1. GAN材料的晶体结构GAN材料是一种III-V族化合物半导体材料，具有锌摩激子结构，由氮原子和镓原子组成。
其晶体结构对于半导体器件的性能有着重要的影响。
2. GAN的优点和应用GAN材料具有较高的电子迁移率和较高的电子饱和漂移速度，适合用于功率器件和高频器件中。
其优点主要体现在高频特性、抗辐射性和高温特性等方面。
二、TCAD仿真在GAN器件制造中的作用1. TCAD仿真的基本原理TCAD仿真是通过建立半导体器件的模型，利用计算机模拟和数值求解来预测器件的性能。
在GAN器件的制造过程中，TCAD仿真可以帮助工程师预测器件的性能和优化器件结构。
2. TCAD仿真在GAN器件制造中的具体应用通过TCAD仿真，可以对GAN器件的电场分布、载流子分布以及器件的电性能进行模拟和分析。
这些数据对于优化器件结构、提高器件性能具有重要的指导意义。
三、GAN的TCAD仿真模拟案例以某公司新研发的GAN功率器件为例，通过TCAD仿真进行电场分布和载流子分布的模拟。
通过对器件结构和材料参数的优化，提高器件的性能并降低功耗。
通过TCAD仿真模拟，可以得到器件的电场分布图和载流子分布图，从而全面了解器件的工作情况。
工程师可以根据仿真结果对器件结构进行优化，提高器件的性能，并加快产品的研发进程。
四、个人观点和总结回顾通过对GAN的TCAD仿真模拟案例的分析，我深刻认识到TCAD仿真在半导体器件制造中的重要作用。
在新材料和新器件的研发过程中，TCAD仿真可以帮助工程师优化器件结构，提高器件的性能，并加快产品的研发进程。
TCAD工具仿真流程培训讲义
2020/11/23
浙大微电子
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栅的形成&LDD注入
$ Define polysilicon gate DEPOSIT POLYSILICON THICK=0.4 SPACES=2 DEPOSIT PHOTORESIST THICK=1.0 EXPOSE MASK=Poly DEVELOP ETCH POLYSILICON TRAP THICK=0.7 ANGLE=79 ETCH PHOTORESIST ALL $ Oxidize the polysilicon gate
2020/11/23
浙大微电子
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$ Color fill the regions COLOR SILICON COLOR=7 COLOR OXIDE COLOR=5 $ Plot contours of boron FOREACH X (15 TO 20 STEP 0.5) CONTOUR VALUE=X LINE=5 +
2020/11/23
浙大微电子
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DIFFUSION TIME=20 TEMP=1000 T.FINAL=800 ETCH NITRIDE ALL $ Unmasked enhancement implant IMPLANT BORON DOSE=1E12 ENERGY=40 + TILT=7 ROTATION=30
**_dio.cmd **.tl1
**_dio.out
**_mdr.cmd
DIOS
**_mdr.bnd **_dio.dat.gz **_dio.grd.gz
模拟工具ISE TCAD使用简介
器件模拟集成化工具ISE TCAD使用简介国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆Email:yqchi@QQ:349439921．ISE TCAD部署与运行方法 (1)2．器件描述：mdraw (6)2．1 启动 (6)2．2 构造二维剖面图 (8)2．3 掺杂 (15)2．4 产生网格与调整设计 (20)3．器件模拟：Dessis (24)3．1 模拟输入文件 (24)3．2 模拟过程 (27)4．可视化 (28)4．1 曲线可视化：Inspect (29)4．2 分布可视化：Picasso (31)1．ISE TCAD部署与运行方法部署：1．安装EXCEED Xserver for win32；2．拷贝文件夹“ISE”到C盘根目录下；3．拷贝文件夹“ISE_DATA”到E盘根目录下；4．添加系统环境变量如下（或确保系统环境变量中有如下内容，参照环境变量.txt）：Path 项中添加：%TEC80HOME%\BIN;C:\ISE\bin新建项：ISEDB E:\ISE_DATAISERELEASE 7.0ISEROOT C:\ISETEC80HOME C:\ISE\TEC80FP_NO_HOST_CHECK NODISPLAY 此电脑的计算机名:0.0（点“我的电脑”的“属性”中“计算机名”，即可看到计算机名）5．导入文件夹“破解”中所有注册表信息（双击即可导入）。
运行（后面以一个例子来说明使用方法，该例子计算一个VDMOS器件的阈值电压）：1．启动exceed；2．启动C:\ISE\BIN\GENESISEe，也可为其添加一个快捷方式。
3．启动后，出现窗口如图1或图2：图1 GENESISe窗口1图2 GENESISe窗口24．打开ISE Projects窗口（双击“Projects”图标，左上角），在左边树状图中右键点击Example_Library_7.0.lnk——Applications——DMOS－Vt，左键点击“duplicate”（如图3所示），弹出窗口如图4所示，点击“Yes All”，“Vt”就被复制到“COPYED_OBJECT_【计算机名】”目录下了，如图5所示。
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2020/4/18
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TCAD工艺模拟软件分类
根据功能不同，主要可分为三类： 一是用于模拟离子注入、氧化、扩散等以掺杂为主的狭
义的工艺模拟软件； 二是用于模拟刻蚀、淀积等工艺的IC形貌模拟软件； 三是用于模拟固有的和外来的衬底材料参数或工艺条件
参数的扰动对工艺结果影响的统计模拟软件。
2020/4/18
20世纪60年代中期，商品化的CAD设备开始进入发展 和应用阶段；
2020/4/18
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TCAD发展历程（2）
20世纪60年代，著名教授Walter Engle所领导的团队已 开始进行二维仿真(two dimensional simulation)；
1978年，斯坦福大学IC实验室的IC工艺模拟软件 SUPREM-2成功开发并投入实用；
2020/4/18
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TSUPREM4
用来模拟硅集成电路和离散器件制造工艺步骤的程序； 模拟二维的扩散、离子注入、氧化、外延生长、刻蚀和
了功能更强的、精度更高、更方便用户的TSUPREM4， SILVACO公司也推出相应的商用化软件SSUPREM4。
2020/4/18
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器件仿真系列
SEDAN-1可以很好与SUPREM-2进行对接和联用，但只能处 理半导体器件的一维分析，应用受到很大限制；
随着计算机硬件性能的增强和应用软件开发技术的不断成熟， 相继出现了几种比较优秀和实用的二维模拟软件，如 MINIMOS-2、MEDICI等；
显然它的运用可以大大缩减集成电路的研发周期和费 用，从而大大提高集成电路的上市竞争力，已成为半导 体工艺研发过程中不可或缺的工具。
2020/4/18
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PIC中的TCAD
对于功率集成电路而言，由于涉及的器件种类繁多， 而且器件参数相差很大，这就决定不能采用标准的 CMOS或Bipolar工艺制程进行制造，而研发一条全 新的特殊工艺工程量是浩大的，因而这就更离不开 TCAD软件来协助进行设计。
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TCAD器件模拟流程
杂质分布 几何参数 偏置参数 网格参数
输入
TCAD器 件模拟器
输出
器件特性
(1、伏安特性、放大倍 速、极限频率、电离率 等 2、MOS器件氧化层电 容、电容－电压特性曲 线、阈值电压等 3、……）
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TCAD工艺、器件和电路仿真结合
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TCAD简介
TCAD作为EDA软件的一个分支，主要分为两部分： 对制造工艺进行模拟，称为工艺TCAD； 对器件特性进行模拟，称为器件TCAD。
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TCAD工艺模拟
功能： 制造IC的全工序模拟 模拟单类工艺或单项工艺
目的： 达到优化设计IC制造工艺 快速分析工艺条件对工艺结果影响
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TSUPREM4/MEDICI软件
TSUPREM4/MEDICI/DAVINCI软件是AVANTI公司 （已被SYNOPSYS收购）开发的用于二维工艺和器件模 拟的集成软件包： TSUPREM4用于工艺仿真； MEDICI用于二维器件仿真； DAVINCI支持三维器件仿真。
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TCAD工艺模拟流程
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TCAD器件模拟
功能： 根据器件结构和尺寸的各种参数，模拟得到半
导体器件特性 目的： 电学特性 寄生参数
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TCAD器件模拟软件分类
分类（根据器件机理不同）： PN结型器件模拟器（最常用和最成熟 ） MOS型器件模拟器（最常用和最成熟 ） 异质结器件模拟器 TFT薄膜器件模拟器
MINIMOS-2是由奥地利维也纳工业大学开发的平面MOSFET 静态特性二维模拟程序；
MEDICI则是近年来运用最广泛的半导体器件二维模拟软件， 最早的版本出现于1992年。
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目前形成的商用TCAD软件
TSUPREM/MEDICI软件——AVANTI公司 （已被SYNOPSYS收购） ATHENA/ATLAS软件—— SILVACO公司 ISE-TCAD软件系列—— ISE公司（也已被 SYNOPSYS收购） SENTAURUS软件包—— SYNOPSYS公司
第四章 功率集成电路工艺和器件模拟
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主要内容
TCAD简介 TCAD仿真软件简介 PIC工艺仿真 器件仿真 器件模型
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TCAD概念
集成电路工艺和器件的计算机模拟（Technology CAD， 简称TCAD），是利用组件与制程方面的计算机辅助设 计与仿真软件进行集成电路工艺和器件的“虚拟制造”。
1979年相继开发了半导体器件分析软件SEDAN-1，标 志TCAD开始进入实用阶段；
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TCAD发展历程（3）
在接下去二十多年内，斯坦福大学依次推出了 SUPREM-1、SUPREM-2、SUPREM-3和SUPREM-4 IC工艺模拟软件；
在器件模拟方面，相继出现了MEDICI、DESSIS、 ATLAS、FLOOPS等软件。
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SUPREM系列
SUPREM-1是SUPREM系列的第一个版本，但由于数值不稳定 和模型精度不够，未能达到实用化阶段；
SUPREM-2在SUPREM-1基础上进行了模型、算法等改进，成 为第一个能实用的IC工艺模拟软件；
SUPREM-3和SUPREM-4的模拟功能得到进一步加强； 基于SUPREM-4并经商用化改进和包装，SYNOPSYS公司推出
IC全工序工艺 条件等参数
TCAD 工艺
仿真
掺杂分布 等参数
TCAD 器件
仿真
器件特性 参数
电路模拟用器件 器件 模型及参数 建模
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TCAD发展历程（1）
TCAD作为计算机模拟软件最早可追溯至20世纪50年 代；
1964年，Herman Cummcl和Bell Lab.发表了第一篇 TCAD方面的论文“Solving the Basic Semi-conductor Equations on the Computer in One Dimention” ；