TCAD范例速成指南
tcad课程设计流程
tcad课程设计流程一、教学目标本章节的教学目标包括以下三个方面：1.知识目标：使学生掌握TCAD（晶体管计算机辅助设计）的基本原理和流程，理解相关的物理和数学模型，以及熟悉TCAD在半导体器件设计和制造中的应用。
2.技能目标：培养学生运用TCAD工具进行基本模拟和分析的能力，能够独立完成简单的TCAD流程设计和操作。
3.情感态度价值观目标：培养学生对科学探究的兴趣和热情，增强其对半导体行业和科技进步的认识和责任感。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个部分：1.TCAD的基本概念和原理：介绍TCAD的定义、发展和应用，理解其基本的工作原理和流程。
2.物理和数学模型：学习半导体器件的物理和数学模型，包括半导体方程、载流子动力学方程等。
3.TCAD工具的使用：学习并实践主流TCAD工具的基本操作和功能，如Silvaco、LTspice等。
4.TCAD流程设计：掌握TCAD的基本流程设计，包括器件建模、参数提取、模拟分析和结果可视化等步骤。
三、教学方法本章节的教学方法包括以下几种：1.讲授法：通过讲解和演示，使学生掌握TCAD的基本原理和流程。
2.讨论法：鼓励学生积极参与讨论，提出问题和观点，培养其思考和解决问题的能力。
3.案例分析法：分析实际案例，使学生更好地理解TCAD的应用和价值。
4.实验法：通过实践操作，使学生熟练掌握TCAD工具的使用和流程设计。
四、教学资源本章节的教学资源包括以下几种：1.教材：选用合适的教材，如《TCAD技术与应用》等，为学生提供系统的学习材料。
2.参考书：提供相关的参考书籍，如《半导体器件物理》等，为学生提供深入学习的资源。
3.多媒体资料：制作PPT、视频等多媒体资料，生动形象地展示TCAD的相关概念和原理。
4.实验设备：准备相关的实验设备，如计算机、TCAD软件等，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本章节的教学评估主要包括以下几个方面：1.平时表现：通过观察和记录学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的情况，评估其对TCAD知识的理解和应用能力。
快速操作指南英语作文
快速操作指南英语作文Quick Start Guide: How to Write an English Essay。
Introduction:Writing an English essay can be a challenging task, but with the right approach and guidance, it becomes much easier. This quick start guide will provide you with essential tips and tricks to write a high-quality English essay. By following these steps, you will be able to effectively express your thoughts, analyze literature, and convey your ideas in a coherent and structured manner.Step 1: Understanding the Essay Prompt。
Before you start writing, carefully read and analyze the essay prompt. Identify the key points and requirements, such as the topic, word count, format, and any specific instructions. Understanding the prompt is crucial to ensure that you address all the necessary aspects and stay focusedthroughout your essay.Step 2: Research and Gather Information。
9 Silvaco TCAD器件仿真模块及器件仿真流程
1.1.3 先进的数值方法
• 准确和强大的离散化技术
• Gummel、Newton和Block-Newton非线性迭代策略
• 对线性子问题的有效地求解，直接迭代
• 强大的初步猜测技术
• 小信号计算技术，包括所有的频率 • 稳定和精确的时间集成
Page
7
1.2 ATLAS仿真模块
• • • • • • • • • • • • • •
page112全面的物理模型dcacsmallsignalfulltimedependencydriftdiffusiontransportmodelsenergybalancehydrodynamictransportmodelslatticeheatingabruptheterojunctionsoptoelectronicinteractionsgeneralraytracingpolycrystallinematerialsgeneralcircuitenvironmentsstimulatedemissionboltzmannstatisticsadvancedmobilitymodelspage112全面的物理模型续heavydopingeffectsfullacceptordonortrapdynamicsohmicschottkyinsulatingcontactssrhradiativeaugersurfacerecombinationimpactionizationlocalfloatinggatesfowlernordheimtunnelinghotcarrierinjectionquantumtransportmodelsthermionicemissioncurrentspage113先进的数值方法稳定和精确的时间集成page12atlas仿真模块devedit2d3d二维三维器件编辑器page12atlas仿真模块续page后显示的可用模块12atlas仿真模块续enabledspiscesenabledblazeenabledgigaenabledluminousenabledledenabledtftenabledorganicdisplayenabledorganicsolarenabledmixedmodeenabledlaserenabledvcselenabledferroenabledquantumenablednoise10goatlas13器件仿真的输入和输出page11page器件仿真流程第一部分第二部分器件仿真模块第三部分总结器件仿真流程21器件仿真流程page13meshregionelectrodedopingmaterialmodelscontactinterfacelogsolveloadsavemethodextracttonyplot结果分析211器件
关于TCAD学习交流相关文档-essun
TCAD-Silvaco学习交流 学习交流Luyifei 2008-12contents1.TCAD 2.Silvaco 3.ExampleWhat is TCAD?TCAD Technology Computer-Aided Design半导体制程与器件模拟 Refer to the use of computer simulations to develop and optimize semiconductor processing technologies and devicesThe important of TCADSupport technology development and optimization； ； Reduce development times and costs； ； Provide information that is difficult or impossible to measure; ++TCAD软件： 软件： Silvaco SynopsysSilvaco仿真器Athena: 提供半导体工艺的 仿真 提供半导体工艺的2D仿真 Atlas: 提供半导体器件的电气，光学和热学的特性的2D和3D仿真 提供半导体器件的电气，光学和热学的特性的 和 仿真 Mercury: 提供快速和精确的MESFET和HEMT器件电气行为的特性 提供快速和精确的MESFET和HEMT器件电气行为的特性 表征 Mocasim: 通过蒙特卡罗仿真提供传输参数Silvaco支持工具DeckBuild: 为Silvaco的仿真器和工具提供了集成的运行时间环境 的仿真器和工具提供了集成的运行时间环境 Optimizer: 使得能够交互式地来优化各种工艺和器件特性以及调校 模型参数 DevEdit: 提供一个基于 提供一个基于GUI和命令行结构的网格编辑器 和命令行结构的网格编辑器 TonyPlot: 交互式工具使得工程师能够方便的观察和分析 和2D器 交互式工具使得工程师能够方便的观察和分析1D和 器 件结构以及特性 TonyPlot3D: 针对 器件 针对3D器件 VWF: 提供一个自动的晶片制造环境供 提供一个自动的晶片制造环境供TCAD仿真使用 仿真使用SilvacoDeckBuild命令菜单命令输入窗口运行菜单 运行窗口SilvacoTonyPlotSilvacoDevEditExamplesilicide DlayoutVTN0 N+ Pwell A B C Psub 栅长(A)： 栅长 ：1.2 PW to NW(B):0.8 PW to FOX(C):1 栅 on FOX(D):1 Width of FOX(E):2.5 AA C A D E E Nwell N+ N+ B 1:NW N+ExampleAthenaProcess simulation in AthenaExampleMesh define Commands-mesh define...Accuracy：（finer）where ion implantation will occur,where p-n junction will be formed,where optical illumination will change photoactive component concentration,Time：～Np a，a is 1.5 -2.0ExampleMesh defineStruct outfile=*.strExampleMesh Initialize Commands-mesh Initialize...P subExampleLOCOSCommands-process-depositDeposit oxide (300A)隔离氧化层隔离氧化层：：保护有源区在去掉氮化物的过程中免受化学沾污Deposit nitride(1800A)氮化物氮化物：：坚固的掩模材料坚固的掩模材料，，保护有源区掺杂ExampleLOCOS Commands-process-etchEtch nitrideEtch oxideEtch siliconCommands-process-DiffuseLOCOSExampleTimeTemperature (constant, ramped)AmbientExampleLOCOSLOCOS oxidation:4800AExampleLOCOSEtch nitride allEtch Oxide 400AOxide 210A（diffuse）Etch Oxide 250AScreen Oxide 210A （diffuse）ExampleN wellPhotoresist deposition (4um)Etch photores right p1.x=3ExampleN well Commands-process-ImplantImpurityDoseEnergyModelTiltRotationExampleN wellImplant P P P BEtch photoresist allExampleP wellPhotoresist deposition (4um)Etch photores left p1.x=2.2Implant B B B BEtch photoresist allExamplePolyEtch oxide 315AGate oxide 155A (diffuse)Poly deposition 1500A Poly oxide 270AEth oxide all (poly oxide)Deposit WSix 1500A Etch WSix Etch PolyExampleLDDImplant p p p pAnneal (diffuse)8℃/M3℃/MExampleSpacer Deposit oxide 2000A Etch oxide 2600AExampleS/D implantImplant P P P P P As Anneal (diffuse)Deposit AlExampleCommands-structure-Electrode...ElectrodeP subExample Process parameter extractionExample Process parameter extractionExample Process parameter extractionExample DevEditWhy?A mesh containing toomany obtuse trianglesor an insufficientnumber of trianglesmay provide inaccurateGenerate a new mesh on an existing structure; Modify a device or create a device from scratch;results;A mesh containing toomany triangles canresult in excessivesimulator processingtime;Example DevEditRemeshing an existing structure1.Loading , obtain existing structure (*.str) (*.de)2.Structrure editingboundary conditioningrefine on quantitiesmesh constraintsadd region……Example AtlasExample AtlasAtlas Syntax<statement> <parameter>=<value>For any <statement>, Atlas may have four different types for the<value> parameter. These are: Real, Integer, Character and Logical.Example:Doping Uniform N.type Concentration=1.0e16 Region=1 Outfile=my.dopExample AtlasExample AtlasThe first task is to define themodels and material parametersfor the simulation.Example AtlasExample Atlas-ExtractExample Atlas-Extract。
ISE TCAD课程设计教学大纲.doc
ISE TCAD课程设计教学大纲ISE TCAD环境的熟悉了解%1.GENESISe——ISE TCAD模拟工具的用户主界面1）包括GENESISe平台下如何浏览、打开、保存、增加、删除、更改项目；增加实验；增加实验参数；改变性能；增加工具流程等；2）理解基本的项目所需要使用的工具，每个工具的具体功能及相互之间的关系。
%1.工艺流程模拟工具LIGMENT/DIOS,器件边界及网格加密工具MDRAW1）掌握基本工艺流程，能在LIGMENT平台下完成一个完整工艺的模拟；2）在运用DIOS工具时会调用在LIGMENT中生成的*_dio.cmd文件；3）能直接编辑*_dio.cmd文件，并在终端下运行；4）掌握在MDRAW平台下进行器件的边界、掺杂、网格的编辑。
二.器件仿真工具DESSIS,曲线检测工具INSPECT和TECPLOT。
1）理解DESSIS文件的基本结构，例如：文件模块、电路模块、物理模块、数学模块、解算模块；2）应用INSPECT提取器件的参数，例如：MOSFET的阈值电压（Vt）、击穿电压BV、饱和电流Isat等；3）应用TECPLOT观察器件的具体信息，例如：杂质浓度、电场、晶格温度、电子密度、迁移率分布等。
课程设计题目设计一PN结实验1）运用MDRAW工具设计一个PN结的边界（如图所示）及掺杂；2）在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密；3）编辑*_des.cmd文件，并在终端下运行此程序，考虑偏压分别在-2V, 0V, 0. 5V 时各自的特性；4）应用TECPLOT X具查看PN结的杂质浓度，电场分布，电了电流密度，空穴电流密度分布。
提示：*_des.cmd文件的编辑可以参看软件中提供的例子并加以修改。
所需条件：N A =3x10”, N D=3X10181 pm 1 pm设计二NMOS管阈值电压Vt特性实验1）运用MDRAW工具设计一个栅长为0.18 jlm的NMOS管的边界及掺杂;2）在MDRAW下对器件必要的位置进行网格加密；3）编辑*_des.cmd文件，并在终端下运行此程序；4）应用INSPECT工具得出器件的Vt特性曲线；注：要求在*_des.cmd文件的编辑时必须考虑到器件的二级效应，如：DIBL效应（drain-induced barrier lowering）,体效应（衬底偏置电压对阈值电压的影响），考虑一个即可。
tcam衔接教学 范式的应用和 实施设计
标题：TCAM衔接教学范式的应用和实施设计一、TCAM衔接教学范式的概念TCAM（Transition, Connection, Application, and Model）衔接教学范式是一种全面的教学范式，它通过过渡、联系、应用和模型等步骤，帮助学生更好地理解和掌握知识。
这种教学范式旨在促进学生的综合能力和创造力，使他们能够将所学知识应用于实际情境中。
二、TCAM衔接教学范式的应用1. 过渡在教学过程中，过渡是至关重要的一步。
教师可以通过引导学生回顾前一节课的内容，或者提出一个引言性问题，来帮助学生对新知识进行衔接。
教师还可以采用激发学生兴趣的手段，如展示有趣的图片或视频，来激发学生的学习欲望。
2. 联系在TCAM衔接教学范式中，联系是建立在过渡之上的重要一环。
教师可以通过引导学生进行讨论或小组活动，使学生之间形成相互学习、交流和合作的环境。
通过这种方式，学生不仅可以彼此借鉴，还可以加深对知识的理解和掌握。
3. 应用应用是TCAM衔接教学范式中的核心环节。
教师应该引导学生将所学知识应用到相关的实际情境中，例如通过案例分析、角色扮演等方式，促使学生主动将知识应用于解决实际问题。
这样一来，学生就能更好地理解知识的实际意义，并培养解决问题的能力。
4. 模型在TCAM衔接教学范式中，模型是帮助学生完善知识结构的重要手段。
教师可以通过引导学生进行总结、概括或者绘制思维导图等方式，帮助学生将所学知识形成系统化的模型。
这样一来，学生就能更清晰地掌握知识的框架，为进一步学习和应用打下坚实的基础。
三、TCAM衔接教学范式的实施设计1. 设定教学目标在实施TCAM衔接教学范式时，教师首先需要明确教学目标。
这不仅包括传授知识，还应该包括培养学生的综合能力和创造力。
教师要有清晰的教学目标，确保教学中的每一个环节都能够有利于学生的综合发展。
2. 灵活运用教学手段在实施TCAM衔接教学范式时，教师需要灵活运用不同的教学手段。
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。
Silvaco-TCAD交互式工具的界面及基本操作教学提纲
DeckBuild，Maskviews，DevEdit，Tonyplot，Tonyplot3D；
• Virtual Wafer Fab
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1.2 Silvaco TCAD的主要交互工具
• 集成环境 DeckBuild
仿真控制 进行仿真语法输入和编辑； 仿真的实时输出； 各仿真器通过DeckBuild调用；
Stop（Shift + F5）：执行完当前行就停 止；
Next（F10）：运行完下一行就停止； Continue（F5）：在之前停止运行的行 开始往下运行；
Initialize：从仿真历史初始化； Kill（Ctrl + K）：强制立即结束； Line（Ctrl + L）：重置当前行为选择的 行；
• 对一维曲线进行积分 • Cutline得到一维分布或器件仿真得到的特性曲线
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4 总结
• 本课的主要内容
Silvaco TCAD框架 交互工具DeckBuild及主要操作 交互工具Tonyplot及主要操作
• 下一课主要内容
TCAD仿真流程 语法规则
• 显示结构和仿真曲线
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3.1.1 Tonyplot－Plot菜单
• Display：显示方式设置
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3.1.2 Tonyplot－Plot>Display
Mesh：显示结构中的网格分布
Edges：显示结构的边界
Regions：显示材料区域
EMCEJRudloeengngscehritosrionudnsrses
Stop at line（Ctrl + B）：设置断点。
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
sentaurus tcad仿真操作与功率半导体器件工艺入门指导书介绍
sentaurus tcad仿真操作与功率半导体器件工艺入门指导书介绍嘿，朋友！如果你对功率半导体器件工艺感兴趣，又想在Sentaurus TCAD仿真操作上有所建树，那你可算是找对地方了。
今天我就来给你好好唠唠这方面的入门指导书。
我有个朋友小李，之前对Sentaurus TCAD那是一窍不通。
就像在黑暗中摸索的人，完全找不到方向。
有一天，他拿到了一本关于Sentaurus TCAD仿真操作与功率半导体器件工艺入门的指导书。
哇塞，那对他来说就像是在沙漠中看到了绿洲一样。
那这本指导书到底有啥厉害的呢？首先啊，它对Sentaurus TCAD的界面介绍得非常详细。
你知道吗？Sentaurus TCAD的界面就像一个装满各种工具的大工具箱，要是没人告诉你每个工具是干啥的，你肯定会晕头转向。
这本指导书就像是一个贴心的老师傅，把每个按钮、每个菜单的功能都讲得清清楚楚。
它会告诉你，这个像小扳手一样的图标是用来调整某个参数的，那个像文件夹的地方是用来存储你的仿真文件的。
这就好比你去一个陌生的城市，有一个熟悉的导游在给你带路，那感觉多踏实啊。
再说说功率半导体器件工艺部分。
这部分内容就像是一把神奇的钥匙，打开了一个全新的世界。
比如说制作一个功率半导体器件，就像盖一栋大楼一样。
从最开始的地基，也就是半导体材料的选择，到一层一层往上盖，每一步的工艺都至关重要。
这本指导书呢，就把这个“盖楼”的过程详细地展示出来了。
它会告诉你，在这个过程中，哪些步骤就像打地基一样，必须要稳稳当当，一步都不能出错。
哪些步骤又像是给大楼装修一样，可以根据不同的需求进行调整。
我还认识一个同学小王，他曾经抱怨说：“这Sentaurus TCAD仿真操作也太难了，我感觉自己就像个无头苍蝇一样乱撞。
”可是当他开始看这本入门指导书之后，就像变了个人似的。
他兴奋地跟我说：“这书简直就是我的救星啊！我现在终于知道怎么开始我的仿真了。
”这就足以看出这本指导书的魅力了。
MB_TCAD(学习sentaurus tcad时可以观摩)
Electron capture
Electron emmision
Hole capture
Hole emmision
n
1
trap σn,p is trap capture cross-section vn,p is thermal velocity Vertex 2013, Lake Starnberg, September 18 2013
Generation recombination and trapping
Impact ionization Tunneling Oxide physics
Vertex 2013, Lake Starnberg, September 18 2013
Generation/Recombination
11
Modified Shockley-Read-Hall G/R
A sum of SRH contribution by each trap Γ is the degeneracy of the trap, ni the intrinsic
concentration of carriers
Rn , p Ri Ri pn ni
Example of TCAD simulation
Space-Charge Sign Inversion (SCSI) Double peak in inverted sensors Charge multiplication P-Spray Insulation Magnetic Field effects Charge-Sharing in pixel sensors
• •
• • • •
Device Simulation Electric Field, Ramo Potential Capacitance Transient Behavior Thermal/Mechanห้องสมุดไป่ตู้cal Stress Simulation Post-Processing Extract Profiles ( E(x,y,z) , etc) Extract Values (Breakdown, Depletion Potential )
TCAD
§4 工艺及器件仿真工具SILVACO-TCAD本章将向读者介绍如何使用SILV ACO公司的TCAD工具ATHENA来进行工艺仿真以及ATLAS来进行器件仿真。
假定读者已经熟悉了硅器件及电路的制造工艺以及MOSFET 和BJT的基本概念。
4.1 使用ATHENA的NMOS工艺仿真4.1.1 概述本节介绍用ATHENA创建一个典型的MOSFET输入文件所需的基本操作。
包括：a. 创建一个好的仿真网格b. 演示淀积操作c. 演示几何刻蚀操作d. 氧化、扩散、退火以及离子注入e. 结构操作f. 保存和加载结构信息4.1.2 创建一个初始结构1定义初始直角网格a. 输入UNIX命令： deckbuild-an&，以便在deckbuild交互模式下调用ATHENA。
在短暂的延迟后，deckbuild主窗口将会出现。
如图 4.1所示，点击File目录下的Empty Document，清空DECKBUILD文本窗口；图4.1 清空文本窗口b. 在如图4.2所示的文本窗口中键入语句go Athena ；图4.2 以“go athena”开始接下来要明确网格。
网格中的结点数对仿真的精确度和所需时间有着直接的影响。
仿真结构中存在离子注入或者形成PN结的区域应该划分更加细致的网格。
c. 为了定义网格，选择Mesh Define菜单项，如图4.3所示。
下面将以在0.6μm×0.8μm 的方形区域内创建非均匀网格为例介绍网格定义的方法。
图4.3 调用ATHENA网格定义菜单2 在0.6μm×0.8μm的方形区域内创建非均匀网格a. 在网格定义菜单中，Direction（方向）栏缺省为X；点击Location（位置）栏并输入值0；点击Spacing（间隔）栏并输入值0.1；b. 在Comment（注释）栏，键入“Non-Uniform Grid(0.6um x 0.8um)”,如图4.4所示；c. 点击insert键，参数将会出现在滚动条菜单中；图4.4 定义网格参数图 4.5 点击Insert键后d. 继续插入X方向的网格线，将第二和第三条X方向的网格线分别设为0.2和0.6，间距均为0.01。
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
22/65
$ 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
TCAD+速成手册
TCAD 速成手册第1章: 简介该指南手册针对首次应用SILV ACO 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SILV ACO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SILV ACO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。
AuotCAD认证考试详细说明及复习要点
AuotCAD认证考试事项详细说明一报名方式：1. 先发邮件到lingxin_008@中，主题为“报名参加认证考试”；2. 老师会回复一带附件的邮件，请按附件表格中的样例及说明认真填写自己的信息（注意：不要帮别人填），望同学们尽量以班为单位填写（总之尽量组成一个团体即多个人一起来报名），然后把附件回复给老师，并等待老师的回复；3. 报名费按报名表中的人数收好，约好时间统一交给老师或打到银行卡上（中行、建行或工行，来邮件向老师索要银行卡卡号）；4. 在公共邮箱上查询考试时间（公共邮箱autocad-lingxin@密码lingxin）（须经几个回合的反复才能定下最后的时间）二考试时间：1. 原则上是每个月的中旬的周末，人数不够时顺延；2. 每学期期末会组织该学期上课班级的统一考试，时间则与各班级协商确定（主要是根据期末考试的空闲时间来定）；三考试地点，时间和流程1. 地点及线路：工程设计中心（也叫文科综合实验教学中心）（通常在三楼机房）：外观川大北门（磨子桥）校车站→工程设计中心线路图工程设计中心校车站川大西门（科华北路）2. 时间及流程：1）9：00：报到，到考试机房选择一台电脑。
2）9：00-11：30点：考前培训（包括：考试须知，评估表填写方法，考试知识串讲，全真题抽讲，答疑），培训一定要来参加；3）11：30-13：00：休息、午餐。
4）13：00-16：00 ：在线考试。
注：a.考试之前需先填一份评估表（不填不能参加考试），评估表填写时间不计入考试时间。
b.如果当天有两场考试的话，两场考试安排如下：9：00-10：30第一场培训，10：30-12：00第二场培训；12：00-15：00第一场考试，15：00-18：00第二场考试。
3. 每个人的题目都是在题库里面抽，考试时间为各人分别计时。
考试的题型跟复习资料中的一样，一共考50题，交卷就可知道是否通过考试（只要做对30题及以上就ok，证书上不显示分数）。
sentaurustcad基本流程
总体仿真流程概括：◆SPROCESS模拟工艺步骤，比如光刻、离子注入、退火等，进而得到一个含有材料、边界、掺杂信息的文件◆SDE读取SPROCESS的输出文件，利用图形化界面打开，再对结构添加电极、划分网格，然后输出一个含有电极信息并划分好网格的文件实际上SDE可用来手动绘制想要的器件结构，包括材料、边界、掺杂等。
◆Sdevice读取经过SDE处理的输出文件，并利用各种物理模型与数学算法，模拟器件的各种物理参数。
下面以一个完整的流程为例，分部分说明SPROCESS操作流程：1．新建工程：Project——new——new project （左上角）2．添加仿真工具：在“No Tools”面板上右击“add…”添加仿真工具sprocess然后选择“Use Ligament to Create Input Files”-“yes”3． 右键点选选择新加的sprocess 图标，选择Edit Input ——Ligament Flow ，得到新的Ligament Flow Editor 界面。
点击Edit ——Add Process Header ，得到工艺仿真的头文件。
变量和宏工艺流程新建宏转换成语句还原参数显示、修改区类属列表工艺列表宏列表点选environment ，在参数显示区修改：（双击）◆ title 自定义名字◆ region 修改为0 0 5.1 2 注：仿真区域是以(x0 y0 x1 y1)的顺序表示的。
但是其对深度的设定，即y0与y1的差值，会由下面将提到的参数depth 覆盖，即depth 的取值会决定y1的大小，y1=y0+depth 。
比如：设置成为0 0 5.1 2 （之后的坐标定义与此完全不同，具体后面会提到） ◆ 右击user_grid ，选择，点击前面的“+”符号，双击 “sprocess ” 在对话框中点击，在如下图所示的弹出框内，输入网格的设置与材料的定义。
如下面的设置：line x location=0 spacing=0.01 tag=Top line x location=0.5 spacing=0.05XYline x location=1 spacing=0.1line x location=2 spacing=0.2 tag=Bottomline y location=0 spacing=0.05 tag=Leftline y location=5.1 spacing=0.05 tag=Rightregion silicon xlo=Top xhi=Bottom ylo=Left yhi=Rightlocation标明位置，spacing设置在该位置的网格间距，位于两个location之间的部分的网格间距介于两端所设的spacing数值之间，一般以近似线性变化。
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字体大小：大中小正文TCAD 速成手册(2009-08-07 14:20:54)标签：教程指导分类：TCAD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。
图2.2 首15个类别的DeckBuild 范例只需双击该类别，即可查看每个类别的范例。
如果双击首个类别"MOS1: MOS Application Examples，" 则得到如图2.3显示的列表。
该类别有15个范例。
图2.3 MOS 应用范例列表双击任何期望的范例，即可查看其解释。
双击首个范例"NMOS : Id/Vgs and Threshold Voltage Extraction"，可查看该范例的解释。
结果如图2.4显示。
滚动拉下窗口可浏览全部解释。
图2.4 范例描述窗口为了在DeckBuild运行环境中载入特定范例，点击"DeckBuild: Examples" 窗口右上部的"Load Example" 按钮。
DeckBuild主窗口如图2.5显示。
图2.5 DeckBuild已载入输入文件按下"run" 按钮即可运行范例。
运行完成后，屏幕出现两个图。
第一个为显示仿真过程中网路掺杂的彩色轮廓图，第二个则是简单的阈值电压Vg 相对 Id图。
它们分别为如图2.6和图2.7所示。
一旦选中"Load Example" 按钮，结构文件和线图既加载在当前工作目录中，因此不必运行仿真即可浏览结果。
图2.6 显示网路掺杂的工艺仿真结构图2.7显示Vg相对Id的器件仿真线图2.3: 查看结果SILVACO的浏览工具"TonyPlot"是一个功能丰富的绘图工具。
该指南中仅介绍它的某些基本性能。
当SILVACO的TCAD软件包中保存一个结构文件或一个线图时，创建结构文件或线图的所有参量将自动包含仅该文件，供绘图之用。
例如在结构文件绘图中，如果想要绘制其他变量如"Donor Concentration", 则如下点击：Plot... Display... Define... Contours...然后向下滚动选择"Quantity:" 方框，得到一组可绘制变量。
如果按照该顺序执行，将出现两个另外的GUI 显示，如图所示2.8。
选择新的参量并点击"Apply"。
图2.8 选中可绘制变量的相关GUI运行时常需要查看一个图表的"cutline"片断。
这时，关闭其它相关绘图相关视窗，点击"OK," 然后返回主要视图和选择下列命令：Tools... Cutline...现在将使用默认"vertical cutline"方框，但在"cutline" GUI中也可以选择水平或交叉的cutline方框。
返回主图，在cutline起点处点击并按住鼠标左键。
竖向直拖动鼠标，到cutline终点处松开鼠标。
松开左键后，cutline图表将自动显示当前现实的参量的cutline。
完成操作后点击cutline方框上的 "OK" 键。
要在新cutline图上覆盖显示其他变量，则左击线图，使之变为当前视图（图表的白色边框表示它为激活现行图表）。
然后点击：Plot... Display...来选择要覆盖在线图上的其它参量。
例如，如果在线图上添加Arsenic, Boron和Phosphorus，它应该显示在图2.9上。
Vg 相对Id 曲线也有相似命令，使它可以在线图上覆盖显示其它电学参量。
图2.9 Cutline图总的来说，在终端或控制窗口键入"tonyplot "，可绘制一个文件；或者在DeckBuild中，通过高亮文件名并按下列顺序操作命令，直接绘制结构。
Tools... Plot... Plot Structure要自动绘制一个仿真中创建的结构文件，只需简单添加语句：structure outfile=tonyplot至输入文件，仿真器将保存创建的器件文件直至输入文件中该点。
仿真器在达到该点之后，即自动绘制结构。
用户可在仿真过程中的任意点绘制任意数目的结构文件。
章节2.4: 自动创建和编辑输入文件现在，您应该已经了解如何加载、运行和查看TCAD 范例的结果。
接下来演示如何简便创建自己工艺仿真输入文件或者修改已有文件。
输入文件为简单的ASCII文本格式，因此它可使用任何ASCII 编辑器创建。
但是，DeckBuild 包含一个简单的GUI，可自动创建工艺仿真输入文件。
为了简化程序，而不必每次从头来创建工艺仿真输入文件，这里将演示如何在现有的输入文件中添加几行代码。
通过在每个工序中重复该步骤，该方法同样用于创建整个输入文件。
一旦使用"line"和"init" 语句（参见载入范例的首几行）定义了仿真空间和初始衬底，工艺仿真则仅包含很多连续的扩散、植入、蚀刻和淀积步骤。
其中每一步均可使用DeckBuild 自动编写。
回到输入文件的范例中，假设打算在第一步之后添加一个低能量10keV "P-Well Implant"。
鼠标左击DeckBuild 顶部视窗中首个P-well 植入之后的一行。
然后如下点击：Commands... Process... Implant屏幕将出现 "DeckBuild: ATHENA Implant" 视窗。
创建额外的注入语句行只需填充该方框而已，其方法是使用滑动条、或者填充数值后按下回车键。
对于10keV 硼注入, 剂量1e11/cm2 ，垂直夹角7 度，主平面旋转27度，其注入GUI 如图2.10所示。
完成输入信息后，点击"Write"，输入文件中则出现一个新行。
图2.10 完全填充的注入GUI同样的方式可创建淀积、注入、扩散、电极、创建网格、晶元初始化，结构文件保存等等. 由于输入文件为简单ASCII 文本，要在直观的语法输入文件中编辑参数，仅需使用DeckBuild 中附带的复制、粘贴和删除功能。
第3章: 简易使用手册和自学方法该手册很厚，乍看可能使人有点畏缩的。
所以本章节将为新用户演示如何简便使用范例浏览手册，从而找到特定信息。
以章节2.2中列出的输入文件为例，假设我们要理解"SRH"参数的用途。
它出现在输入文件中器件仿真部分，位于"models"开头的语句行。
在工艺和器件仿真器中，任何语句行的开头词语均为"语句"。
这个范例中，第一个词语是"models"。
如果我们想要了解"SRH" 的作用，我们需要先找出 "models statement" 的信息。
所有的SILVACO产品均有PDF格式的用户手册。
要查找器件仿真器的信息，则需要打开ATLAS 用户手册。
通过在控制台和端子窗口中键入"sman" 可启动"sman" 工具，再通过"sman" 工具可获得用户手册。
用户手册如图3.1所示。
图3.1 ATLAS 的PDF用户手册此手册最显著的特征是"语句"章节。
它包含器件仿真器按字母顺序排列的所有语句。
因为我们要找"models" 语句，点击左边的书签索引上语句章旁边的 "+"扩展符号。
按字母顺序向下滚动选择 "Models" 语句。
点击Models 语句旁边的"+" 扩展符号，可以查看其内容。
这时，我们需要选择。
如果您已猜到"SRH"等于Schottky Read Hall" 的组合缩写，即可点击 Recombination Models Flags"章节。
如果不明白"SRH" 的含义，则点击"MODELS" 标题，回到该章节开头。
这个章节的开头是另一个与模型语句有关的参数，也以字母顺序排列。
向下滚动直至 "SRH" ，表格显示：参数类型，以及默认数值和单位。
一旦知晓其类型，便可向下滚动在描述章节找到参数。
也可使用"Edit... Find..." 功能在描述部分搜索"SRH"。
不论使用何种方法，都可以找到描述SRH 参数的部分，其如图3.2所示。
图3.2 查找到"SRH"参数这组信息足够让用户了解参数的含义及其默认值。