半导体器件模拟仿真
半导体行业的物理仿真利用物理仿真技术提高半导体产品的设计和性能
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目录
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01
引言
02
财务工作概况
03
财务报表分析
04
财务工作总结
05
未来财务工作计划
06
01
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01
引言
本次汇报的目的和意义
目的:总结财务工作成果,发现问题并提出解决方案 意义:提高财务工作的效率和质量,为公司的发展提供有力支持
本年度财务工作的总体目标和计划
总体目标:确保公司财 务状况稳健,支持业务 发展
计划:制定详细的预算 和资金安排,加强成本 控制和风险管理,提高 财务分析和预测能力
财务工作的关键成果和亮点
收入增长:详细介绍公司收入的 增长情况,包括同比增长率和环 比增长情况。
利润提升:分析公司在提高利润 方面的策略和效果,如优化产品 结构、提高售价等。
风险管理:评估未来可能出现的财务风险,制定相应的风险应对措施,如 风险分散、风险转移等
01
结论与致谢
对本次汇报的总结和归纳
本次汇报的主要内容是财务工作的总结和归纳 汇报中分析了财务数据的趋势和变化 提出了改进财务工作的建议和措施 强调了财务工作的重要性和意义
对参与本次汇报的领导和同事的致谢
感谢领导给予的支持和指导
汇报的时间线和内容概述
引言:介绍汇报的主题和目的 时间线:按照时间顺序梳理财务工作的发展历程 内容概述:简要介绍汇报的主要内容和结构安排 总结:对整个汇报进行总结和展望
01
财务工作概况
财务工作的主要任务和职责
负责公司的日常账务处理,包括收入、支出、成本的核算 编制财务报表,分析财务状况,为管理层提供决策支持 制定并执行财务预算,控制成本和费用 协助公司进行税务申报和审计工作
tcad sentaurus仿真计算原理
tcad sentaurus仿真计算原理TCAD Sentaurus仿真计算原理介绍TCAD(Technology Computer-Aided Design)是一种基于计算机的半导体工艺和器件设计工具。
Sentaurus是TCAD的一种常用软件,用于模拟半导体器件的行为特性。
仿真计算原理概述Sentaurus通过一系列的物理模型和数值计算方法,对半导体器件进行仿真计算。
其基本原理如下:1. 几何和网格划分在仿真计算之前,需要将半导体器件的几何形状转化为离散的网格。
常用的方法是使用有限元、有限差分或有限体积等技术进行网格划分。
通过划分网格,将器件的各个区域离散化,为后续的物理模型计算提供基础。
2. 物理模型Sentaurus内置了多种物理模型,用于描述半导体器件中的物理现象。
常见的物理模型包括电子传输、电子能带结构、能量传输、载流子输运、电场和电势分布等。
根据具体需要,选择适合的物理模型进行仿真计算。
3. 边值条件和初始条件在仿真计算中,需要设置合适的边值条件和初始条件。
边值条件是指在器件的边界上施加的电压、电流等参数,用于模拟器件与外部环境的交互。
初始条件是指仿真计算起始时各个区域的初始状态。
4. 数值计算方法Sentaurus使用数值计算方法求解物理模型的方程组。
常见的数值计算方法包括有限差分、有限元、有限体积等。
通过迭代求解,得到近似的数值解。
5. 结果分析与后处理仿真计算完成后,可以对计算结果进行分析和后处理。
常见的分析方法包括绘制电流-电压特性曲线、分析载流子分布等。
后处理技术包括数据处理、数据可视化等,用于对计算结果进行更深入的理解和展示。
使用案例以下是一些TCAD Sentaurus的应用案例:•载流子输运仿真:利用Sentaurus模拟载流子在半导体器件中的输运特性,分析电流分布、电阻和电导率等。
•器件特性优化:通过修改器件的几何形状、材料参数等,以及优化边值条件和初始条件,利用Sentaurus进行仿真计算,找到使器件性能最优化的设计参数。
半导体仿真发展历史论文
半导体仿真发展历史论文半导体仿真技术作为一种重要的电子元器件设计和研发手段,在过去几十年取得了长足的发展。
本文将对半导体仿真技术的发展历史进行梳理和分析,以期对该领域的发展有一个清晰的认识。
半导体仿真技术最早可以追溯到20世纪50年代,当时的半导体元件设计主要依靠手工制图和实验验证。
20世纪60年代,随着计算机技术的发展,数字电路仿真技术开始应用于半导体器件设计。
这一时期的仿真技术主要集中在数字电路的逻辑仿真,用于验证逻辑电路的正确性和功能。
但是由于当时计算机运算能力的限制,对于复杂的电路仿真仍然存在局限。
到了20世纪80年代,随着计算机性能的提升和仿真软件的不断完善,模拟电路仿真技术逐渐成熟。
这一时期的仿真软件已经可以对包括晶体管、二极管在内的各种模拟电路进行精确仿真。
而在90年代,模拟电路仿真技术进一步融合了混合信号电路的仿真,开拓了更广阔的应用领域。
21世纪以来,随着半导体工艺的不断进步和器件结构的不断复杂化,半导体仿真技术也得到了飞速发展。
目前,半导体仿真技术已经可以模拟包括射频电路、光电器件等各种复杂电子元器件。
同时,基于大数据和人工智能的仿真技术也开始应用于半导体领域,为设计和研发提供了更多可能性。
总的来说,半导体仿真技术经过多年的发展,已经成为了现代电子元器件设计和研发的核心技术之一。
随着技术的不断进步,相信半导体仿真技术还会有更广阔的发展前景,为电子行业的创新和发展提供更多支持。
半导体仿真技术的发展历程可以看出,其在不断迎合电子行业的需求和发展趋势。
从最初的数字电路逻辑仿真到现在的射频、光电器件甚至人工智能仿真,半导体仿真技术已在电子行业中扮演着不可或缺的重要角色。
随着数字化时代的到来,数据处理能力的需求日益增长,对于高性能、低功耗的半导体器件提出了更高的要求。
半导体仿真技术充分发挥其作用,在设计过程中对器件进行精确仿真和验证,加速了新器件的研发周期,同时降低了开发成本。
此外,半导体器件的微缩化和集成度不断提高,要求设计过程中更高的精度和可靠性。
30538模拟电子技术仿真实验课件
1.2 二极管的应用
1.2.3 限幅电路
1.二极管下限幅电路: 首先判断二极管的工作状态:假设断开 二极管,计算二极管阳极和阴极电位, 阴极电位为5V,只要阳极电位大于等于 5.7V,二极管导通,阳极电位低于5.7V, 二极管截止。由于输入电压是交流电, 所以只有在交流电的正半周且电压的瞬 时值大于等于5.7V时,输出电压等于输 入电压,Uo=Ui。在交流电的一个周期 内的大部分时间由于交流电的瞬时值小 于5.7V,二极管处于截止状态,所以输 出电压为5V。
(a) 电路图
(b)输入输出波形 图1-32 光电耦合器电路
1.4半导体三极管
1.4.1三极管内部电流分配关系
将三极管2N5551按照图1-33进行连接, 图中接入了3个电流表和2个电压表。3个 电流表分别用来测量基极电流IB、集电 极电流IC和发射极电流IE,两个电压表 一个用来测量发射结电压,另一个用来 测量集电结电压。通过改变可变电阻R3 的阻值,从而改变基极电流的大小。 图1-33 三极管内部电流分配关系
图1-29
电路负载发生变化
总之,要使稳压二极管起到稳压作用,流过它的反向电流必须在Imin ~ Imax 范围内变化,在这个范围内,稳压二极管工作安全而且它两端反向电压变化很 小。上述仿真实验中,其实质是用稳压管中电流的变化来补偿输出电流的变化。
1.3 特殊二极管的应用
1.3.2 发光二极管的应用
2.负载电阻发生变化 图1-29中,用可变电阻RL阻值的变化来 模拟负载的变化,当阻值由500Ω下降到 150Ω(阻值变化显示30%)时,负载上的电 流逐渐增大,即负载变得越来越重,这时 流过稳压管的电流下降到17mA,稳压器 的输出电压基本上保持在6.2V。如果继续 减小负载电阻的阻值,则流过稳压二极管 的反向电流继续减小,当流过稳压二极管 的反向电流小于它的最小维持电流(6mA) 时,稳压管也就失去了稳压作用。
半导体器件模拟仿真
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。
材料定义、
结构定义指令 athena之外的另一种可以生成器件信息的工具。
与devedit类似,用atlas器件仿真器语言编写器件信息。 与devedit不同的是需要编程操作,没有图形操作界面。
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
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
仿真系统
*.str文件 指定工作条件下的 结构文件。包含器 件的载流子分布、 电势分布、电场分 布等信息。
输出端
指令的输入通过deckbuild 软件窗口传送至仿真器
*.log *.str等输出文件通过tonyplot软件窗口来查看 Atlas器件仿真部分
athena 工艺仿真器
Athena概述
用途:开发和优化半导体制造工艺流程。
电路模拟用器件模型参数
IC电路仿真
(IC Circuit Simulation)
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。
功能: (1)勾画器件。 (2)生成网格。(修改网格) 既可以对用devedit画好的器件生成网格,或对athena工艺仿真生成含有网格信息的 器件进行网格修改。
1-2NMOS器件仿真
1.2使用ATLAS的NMOS器件仿真1.2.1ATLAS概述ATLAS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。
1ATLAS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-time 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(solution files)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。
2ATLAS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1.52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1.52ATLAS命令组以及各组的主要语句3开始运行ATLAS要在DECKBUILD下开始运行ATLAS,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ATLAS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1.53所示。
从DECKBUILD输出窗口可以看出,命令提示已经从ATHENA变为了ATLAS。
图1.53ATLAS的DECKBUILD窗口4在ATLAS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。
半导体专业实验补充silvaco器件仿真(精)
实验2 PN结二极管特性仿真1、实验内容(1PN结穿通二极管正向I-V特性、反向击穿特性、反向恢复特性等仿真。
(2结构和参数:PN结穿通二极管的结构如图1所示,两端高掺杂,n-为耐压层,低掺杂,具体参数:器件宽度4μm,器件长度20μm,耐压层厚度16μm,p+区厚度2μm,n+区厚度2μm。
掺杂浓度:p+区浓度为1×1019cm-3,n+区浓度为1×1019cm-3,耐压层参考浓度为5×1015 cm-3。
图1 普通耐压层功率二极管结构2、实验要求(1掌握器件工艺仿真和电气性能仿真程序的设计(2掌握普通耐压层击穿电压与耐压层厚度、浓度的关系。
3、实验过程#启动Athenago athena#器件结构网格划分;line x loc=0.0 spac= 0.4line x loc=4.0 spac= 0.4line y loc=0.0 spac=0.5line y loc=2.0 spac=0.1line y loc=10 spac=0.5line y loc=18 spac=0.1line y loc=20 spac=0.5#初始化Si衬底;init silicon c.phos=5e15 orientation=100 two.d #沉积铝;deposit alum thick=1.1 div=10#电极设置electrode name=anode x=1electrode name=cathode backside#输出结构图structure outf=cb0.strtonyplot cb0.str#启动Atlasgo atlas#结构描述doping p.type conc=1e20 x.min=0.0 x.max=4.0 y.min=0 y.max=2.0 uniformdoping n.type conc=1e20 x.min=0.0 x.max=4.0 y.min=18 y.max=20.0 uniform#选择模型和参数models cvt srh printmethod carriers=2impact selb#选择求解数值方法method newton#求解solve initlog outf=cb02.logsolve vanode=0.03solve vanode=0.1 vstep=0.1 vfinal=5 name=anode#画出IV特性曲线tonyplot cb02.log#退出quit图2为普通耐压层功率二极管的仿真结构。
Silvaco器件仿真
参数取
通过仿真结果提取器件参数,为进一步分析 提供数据支持。
可靠性分析
对器件的可靠性进行评估,预测器件在不同 环境下的性能表现。
软件应用领域
集成电路设计
用于集成电路设计中的器件级仿真,验证电路 设计的正确性和性能。
微电子工艺开发
用于微电子工艺开发中的过程控制和优化,提 高工艺水平。
光电器件仿真
用于光电器件仿真,研究光电器件的物理特性和性能表现。
案例二:晶体管仿真
总结词
晶体管是现代电子电路中的核心元件,其仿真分析对于电路设计和优化具有重要意义。
详细描述
在Silvaco仿真软件中,可以对晶体管进行建模和仿真分析,包括电流-电压特性、频率 响应、噪声性能等参数。通过仿真,可以预测晶体管在实际电路中的性能表现,为电路
设计提供优化依据。
案例三:集成电路仿真
需要加强与物理学、化学、生物学等其他学科的合作,以实现多物理 场耦合仿真的突破。
人才培养与交流
加强国内外学术交流与合作,培养具备创新能力和实践经验的器件仿 真人才是未来的重要机遇。
THANKS
感谢观看
另一款功能强大的器件仿真软件,适用于多 种应用领域。
Keysight
除了提供测试测量解决方案外,也提供器件 仿真工具。
ANSYS
一个多物理场仿真软件,可用于器件的热、 电磁、流体等多方面仿真。
02
Silvaco仿真软件介绍
软件特点
高效性
Silvaco仿真软件采用先进的算法和计算技术,能够 快速准确地模拟器件性能,大大缩短了设计周期。
仿真流程
建立模型
根据器件的物理结构和参数,建立数学模型。
设置仿真参数
根据实际需求,设置初始条件、边界条件、输入信号等仿真参数。
半导体器件模拟仿
太阳能电池设计
通过模拟仿真优化太阳能电池的光吸 收和载流子输运,提高光电转换效率。
微波和射频器件
模拟仿真在微波和射频器件设计中用 于优化频率响应、功率容量和效率等 性能指标。
半导体器件模拟仿真的发展趋势
多物理场耦合模拟成为研究热点,以更全面地 考虑器件在工作过程中的各种物理效应。
跨尺度模拟成为研究趋势,从微观尺度到宏观尺度进 行多尺度模拟,以更全面地理解器件性能和行为。
通过模拟仿真,可以深入了解器件内部的物理机制和过程,为新材料的发现和应用提供指导,促进技术 创新和进步。
半导体器件模拟仿真的未来发展方向
随着计算机技术和数值计算方法的不断进步,半导体 器件模拟仿真的精度和效率将进一步提高。
输标02入题
随着新材料、新工艺的不断涌现,半导体器件的性能 和功能将不断拓展,模拟仿真将需要更加全面和深入 地考虑各种物理效应和相互作用。
04 半导体器件模拟仿真的软 件与工具
COMSOL Multiphysics
总结词
COMSOL Multiphysics是一款强大的多物 理场仿真软件,适用于半导体器件的模拟仿 真。
详细描述
COMSOL Multiphysics提供了丰富的物理 模块,包括电学、磁学、流体动力学、化学 反应等,可以模拟半导体器件在不同物理场 作用下的性能表现。该软件支持自定义材料 属性和工艺过程,能够模拟复杂的半导体工 艺流程,如薄膜沉积、刻蚀、掺杂等。
HFSS
要点一
总结词
HFSS是一款高频电磁场仿真软件,适用于微波和射频器件 的模拟仿真。
要点二
详细描述
HFSS能够模拟微波和射频器件在高频电磁场作用下的性能 表现,如天线、滤波器、功率放大器等。该软件采用了有 限元方法进行电磁场求解,具有高精度和高效率的特点。 HFSS还支持材料属性设置和复杂结构建模,可用于研究器 件性能优化和系统集成设计。
Silvaco器件仿真资料
工艺描述
几何结构及掺杂
电学特性
器件模拟参数提取
(Device parameter extraction tools)
IC电路特性 IC电路仿真
(IC Circuit Simulation)
电路模拟用器件模型参数
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。
(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。
材料定义、 结构定义指令
athena之外的另一种可以生成器件信息的工具。
与devedit类似,用atlas器件仿真器语言编写器件信息。
与devedit不同的是需要编程操作,没有图形操作界面。
结构材料定义:
• Mesh(网格)
• Region(区域) • Electrode(电极) • Doping(掺杂) • Material(材料)
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。
实验报告4(MOSFET工艺器件仿真)
学生实验报告院别课程名称器件仿真与工艺综合设计实验班级实验三MOSFET工艺器件仿真姓名实验时间学号指导教师成绩批改时间报告内容一、实验目的和任务1.理解半导体器件仿真的原理,掌握Silvaco TCAD 工具器件结构描述流程及特性仿真流程;2.理解器件结构参数和工艺参数变化对主要电学特性的影响。
二、实验原理1. MOSEET基本工作原理(以增强型NMOSFET为例):以N沟道MOSEET为例,如图1所示,是MOSFET基木结构图。
在P型半导体衬底上制作两个N+区,其中一个作为源区,另一个作为漏区。
源、漏区之间存在着沟道区,该横向距离就是沟道长度。
在沟道区的表面上作为介质的绝缘栅是由热氧化匸艺生长的二氧化硅层。
在源区、漏区和绝缘栅上的电极是由一层铝淀积,用于引出电极,引出的三个电极分别为源极S、漏极D和栅极G。
并且从MOSEET衬底上引出一个电极B极。
加在四个电极上的电压分别为源极电压Vs、漏极电压V D、栅极电压V G和衬底偏压V B。
图1 MOSFET结构示意图MOSFET在工作时的状态如图2所示。
Vs V D和V B的极性和大小应确保源区与衬底之间的PN结及漏区与衬底之间的PN结处与反偏位置。
可以把源极与衬底连接在一起,并且接地,即Vs=0,电位参考点为源极,则V G、V D可以分别写为(栅源电压)V GS、(漏源电压)V DS。
从MOSFET的漏极流入的电流称为漏极电流ID。
(1)在N沟道MOSFET中,当栅极电压为零时,N+源区和N+漏区被两个背靠背的二极管所隔离。
这时如果在漏极与源极之间加上电压V DS,只会产生PN 结反向电流且电流极其微弱,其余电流均为零。
(2)当栅极电压V GS不为零时,栅极下面会产生一个指向半导体体内的电场。
(3)当V GS增大到等于阈值电压V T的值时,在半导体内的电场作用下,栅极下的P型半导体表面开始发生强反型,因此形成连通N+源区和N+漏区的N型沟道,如图2所示。
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。
半导体专业实验补充silvaco器件仿真
半导体专业实验补充silvac o器件仿真————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:实验2 PN结二极管特性仿真1、实验内容(1)PN结穿通二极管正向I-V特性、反向击穿特性、反向恢复特性等仿真。
(2)结构和参数:PN结穿通二极管的结构如图1所示,两端高掺杂,n-为耐压层,低掺杂,具体参数:器件宽度4μm,器件长度20μm,耐压层厚度16μm,p+区厚度2μm,n+区厚度2μm。
掺杂浓度:p+区浓度为1×1019cm-3,n+区浓度为1×1019cm-3,耐压层参考浓度为5×1015cm-3。
0 Wp n n图1普通耐压层功率二极管结构2、实验要求(1)掌握器件工艺仿真和电气性能仿真程序的设计(2)掌握普通耐压层击穿电压与耐压层厚度、浓度的关系。
3、实验过程#启动Athenago athena#器件结构网格划分;line x loc=0.0 spac=0.4line x loc=4.0 spac= 0.4lineyloc=0.0spac=0.5line y loc=2.0 spac=0.1line y loc=10spac=0.5line y loc=18spac=0.1line y loc=20 spac=0.5#初始化Si衬底;initsilicon c.phos=5e15 orientation=100 two.d#沉积铝;deposit alum thick=1.1div=10#电极设置electrode name=anode x=1electrodename=cathode backside#输出结构图structureoutf=cb0.strtonyplotcb0.str#启动Atlasgo atlas#结构描述doping p.typeconc=1e20 x.min=0.0 x.max=4.0 y.min=0y.max=2.0 uniformdopingn.type conc=1e20x.min=0.0 x.max=4.0y.min=18y.max=20.0 uniform#选择模型和参数models cvt srh printmethod carriers=2impact selb#选择求解数值方法methodnewton#求解solve initlog outf=cb02.logsolve vanode=0.03solve vanode=0.1vstep=0.1 vfinal=5 name=anode#画出IV特性曲线tonyplot cb02.log#退出quit图2为普通耐压层功率二极管的仿真结构。
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
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(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
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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
工艺仿真
(Process Simulation)
器件仿真
(Device Simulation)
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。
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, 这篇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。
半导体器件模型与仿真
Semiconductor Device Models and Simulation
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
(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。
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。
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。
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
工艺描述
几何结构及掺杂
电学特性
器件模拟参数提取
(Device parameter raction tools)
IC电路特性 IC电路仿真
(IC Circuit Simulation)
电路模拟用器件模型参数
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。
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。