Silvaco TCAD系列培训课程第1讲,TCAD仿真的必要性
9SilvacoTCAD器件仿真模块及器件仿真流程
9SilvacoTCAD器件仿真模块及器件仿真流程Silvaco TCAD是一种广泛使用的集成电路（IC）设计和仿真工具，用于开发和研究半导体器件。
它提供了一套完整的器件仿真模块，可以帮助工程师设计、优化和验证各种半导体器件的性能。
本文将介绍几个常用的Silvaco TCAD器件仿真模块，并提供一个简要的器件仿真流程。
1. ATHENA模块：ATHENA是Silvaco TCAD的物理模型模拟引擎，用于模拟器件的结构和物理特性。
它可以通过解决泊松方程、电流连续性方程和能带方程等来计算电子和空穴的分布、电场和电势等物理量。
ATHENA支持多种材料模型和边界条件，可以准确地模拟各种器件结构。
2. ATLAS模块：ATLAS是Silvaco TCAD的设备模拟引擎，用于模拟半导体器件的电学和光学特性。
它可以模拟器件的电流-电压特性、载流子分布、能量带结构和光电特性等。
ATLAS支持各种器件类型，如二极管、MOSFET、BJT和太阳能电池等。
3. UTILITY模块：UTILITY是Silvaco TCAD的实用工具模块，用于处理和分析仿真结果。
它提供了各种数据可视化、数据处理和数据导出功能，帮助工程师分析和优化器件性能。
UTILITY还可以用于参数提取和模型校准，以改进模拟的准确性。
接下来是一个简要的Silvaco TCAD器件仿真流程：2. 设置模拟参数：在进行仿真之前，需要设置模拟所需的参数，如材料参数、边界条件、物理模型和仿真选项等。
可以使用Silvaco TCAD的参数设置工具来设置这些参数。
3. 运行ATHENA模拟：使用ATHENA模块进行结构模拟，通过求解泊松方程和连续性方程，计算出电子和空穴的分布、电场和电势等物理量。
可以使用Silvaco TCAD的命令行界面或图形用户界面来运行ATHENA模拟。
4. 运行ATLAS模拟：使用ATLAS模块进行设备模拟，模拟器件的电学和光学特性。
ATLAS模块可以计算器件的电流-电压特性、载流子分布、能量带结构和光电特性等。
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。
利用SILVACO TCAD软件改进集成电路实践教学的研究的研究报告
利用SILVACO TCAD软件改进集成电路实践教学的研究的研究报告随着科技的迅速发展和集成电路的应用日益广泛，对于集成电路的实践教学的要求也越来越高。
为了提高学生的实践能力和培养工程实践能力，本研究借助SILVACO TCAD软件，以集成电路中的MOSFET为研究对象，从理论分析、电路设计、模拟分析等方面，对集成电路实践教学进行全面改进。
一、SILVACO TCAD软件介绍SILVACO TCAD软件是一种基于EDA（Electronic Design Automation电子设计自动化）平台的半导体器件和工艺仿真软件，它可以帮助用户设计、优化和验证集成电路和半导体器件。
该软件采用有限元方法和有限差分方法等先进的数值计算技术，可以高效地模拟半导体器件和工艺过程。
二、集成电路实践教学的改进1. 理论分析在课堂上，结合SILVACO TCAD软件的使用，对于MOSFET 的结构、原理、参数等进行深入浅出的讲解，并引导学生通过软件进行参数调整和仿真实验，加深对于理论知识的理解和掌握。
2. 电路设计通过SILVACO TCAD软件，学生可以进行MOSFET元器件的参数设计和搭建，可以根据需要进行电路的调整和优化。
通过电路搭建和仿真实验，学生可以深入了解电路工作过程和特性，同时掌握电路实际应用的技能和方法。
3. 模拟分析在模拟分析方面，SILVACO TCAD软件可以对于MOSFET的电流、电压、功率等参数进行仿真分析，能够直观地呈现出各项参数的变化趋势。
通过对于仿真结果的分析和比对，学生可以更深入地了解MOSFET的性能、特性和应用，并能够准确地评估电路的性能和稳定性。
三、实践效果分析通过实践教学的改进，SILVACO TCAD软件的应用可以有效地提高学生的实践能力和工程实践能力。
SILVACO TCAD软件的使用可以让学生更深入地了解基本器件的结构和原理，掌握电路参数的设计和调整方法，同时也能够更好地了解工程实际应用的技能和方法。
SilvacoTCAD器件仿真优秀课件
Tang shaohua, SCU
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1
Silvaco学习
这一讲主要内容
材料特性设置 物理模型设置 特性获取 结果分析 从例子hemtex01.in看整个流程
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2
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材料参数
状态Material，设置材料参数 材料参数和物理模型的选取有关，常用的
Silvaco学习
特性获取Biblioteka CE击穿特性：impact selb
method trap climit=1e - 4 maxtrap=10
#
solve init
solve vbase=0.025
solve vbase=0.05
solve vbase=0.2
#
contact name=base current
tmun
p0
mup
Tl 300
tmup
*
状态 Mobility Mobility Mobility Mobility
低场迁移率模型中可用户定义的参数
参数
默认值
Mun
1000
Mup
500
Tmun
1.5
Tmup
1.5
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单位 cm2/Vs cm2/Vs
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物理模型
推荐的模型 MOSFETs类型：srh，cvt，bgn BJT，thyristors等：Klasrh，klaaug，kla，bgn 击穿仿真：Impact，selb
Solve vgate=0.05 vstep=0.05 vfinal=1.0 name=gate
Solve ibase=1e-6
*
Silvaco_TCAD_工艺仿真1解读
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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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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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Silvaco学习
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
【Silvaco TCAD实用教程】9 器件仿真模块及器件仿真流程
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impact selb
2.1.4 数值计算方法
• 在求解方程时所用的计算方法
• 参数包括计算步长、迭代方法、初始化策略、迭 代次数等
• 计算不收敛通常是网格引起的
晶格加热时的漂移扩散：
method block newton
迭代次数的设置：
method gummel newton trap maxtrap=10
n\ atlasmod • 参数文件 • X:\ sedatools\ lib\ Atlas\<version_number>.R\
common • C解释器的模板、数学符号等文件 • X:\sedatools\lib\Atlas\<version_number>.R\commo Page n\21SCI
Recombination Models (srh, auger, optr…)
Generation Models (impact)
Carrier Statistics (fermi-dirac)
Energy Balance
例句：
Lattice Heating (lat.temp) models conmob fldmob srh bgn temp=398
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1.2 ATLAS仿真模块（续）
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1.2 ATLAS仿真模块（续）
go atlas
后显示的可用模块
===================================
ATLAS
: enabled
S-PISCES
: enabled
BLAZE
: enabled
GIGA
: enabled
Silvaco_TCAD_工艺仿真1
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另外，通过HCL或Cl2有助于清洁氧化炉中的 金属杂质，同时也有增快氧化速率的作用 。
氧化过程通常以费克定律方程及气流平衡 方程描述。对于特定温度下，氧化层厚度 和氧化时间的关系有两个极限形式：
1）在氧化层的厚度足够薄的时候，氧化速率是 线性的； 2）在氧化层足够厚的时候，其速率为抛物线的 。
所有关键制造步骤的快速精确的模拟，包括 CMOS，bipolar，SiGe，SOI，III-V，光电子学 以及功率器件技术
精确预测器件结构中的几何结构，掺杂剂量分 配，和应力 有助于IDMs，芯片生产厂商以及设计公司优化 半导体工艺，达到速度、产量、击穿、泄漏电 流和可靠性的最佳结合
5 Silvaco学习
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25
Silvaco学习
结构操作
命令structure 可以保存和导入结构， 对结构做镜像或翻转 参数： infile,outfile,flip.y,mirror [left|right|top|bottom] 在仿真到一定步骤时可 适当保存结构
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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 structure outfile=oxide.str extract name="Tox" thickness \ oxide mat.occno=1 tonyplot
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Silvaco学习
SilvacoTCAD工艺仿真模块及工艺仿真流程PPT课件
init two.d diffuse time=30 temp=1200 dryo2 tonyplot quit
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2.2.1 初始化的命令及参数
• 命令initialize可定义衬底或初始化仿真
• 衬底参数: material, orientation, , resitivity …
• 初始化仿真： infile导入已有的结构 仿真维度，, two.d … 网格和结构，, scale, flip.y …
主要内容
第一部分 第二部分 第三部分
工艺仿真器介绍 工艺仿真流程 总结
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1 工艺仿真器介绍
第一部分 第二部分 第三部分
工艺仿真器介绍 工艺仿真流程 总结
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3
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1.1 工艺仿真模块 DeckBuild 集成环境
器真仿刷印电光 器真仿蚀刻和积淀英精 器真仿蚀刻积沉诺卡托蒙
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2.3.2 Diffuse做氧化的例子
氧化时间30分钟，1200度，干氧
diffuse time=30 temp=1200 dryo2
氧化时间30分钟，1000度，氧气流速10sccm
diffuse time=30 temp=1000 f.o2=10
干氧氧化的完整语法：
及能量和不定形材料引起的分离通道影响
Silvaco TCAD 工艺仿真2
Tang shaohua, SCU
E-Mail: shaohuachn@ shaohuachn@
11:23 1 Silvaco学习
上一讲知识回顾
熟悉仿真流程
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
etch ...
tonyplot
Monte Carlo刻蚀：
Rate.etch machine=MCETCH silicon mc.plasma \ ion.types=1 mc.part1=20000 mc.norm.t1=14.0 \ t.t1=2.0 mc.ion.cu1=15 mc.etch1=1e-05 \ mc.alb1=0.2 mc.plm.alb=0.5 mc.polympt=5000 \ mc.rflctdif=0.5 Etch machine=MCETCH time=1 minutes \ mc.sm=0.001 mc.redepo=f mc.dt.fact=2
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淀积的例子（网格）
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 silicon c.boron=1e16 two.d Deposit oxide thick=0.1 dy=0.01 ydy=0.05 tonyplot Deposit oxide thick=0.1 div=10 Deposit oxide thick=0.1 dy=0.03 ydy=0.05 Deposit oxide thick=0.1 dy=0.06 ydy=0.05
Silvaco_TCAD_工艺仿真1.
17:08
仿真初始化
工艺仿真中的初始化（initialize）可定义衬 底，也可以初始化仿真 定义衬底: material,orientation,c.impurities,resitivit y… 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 …
具体描述请参见手册中 Table1.1 Features and Capabilities
17:08 9 Silvaco学习
ATHENA 的输入和输出
一维和二维结构 工艺步骤 GDS版图 掩膜层 电阻和CV分析
ATHENA
工艺模拟软件
E-test数据(Vt)分析 涂层和刻蚀外形 输出结构到ATLAS 材料厚度，结深 CD外形，开口槽
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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
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定义网格
网格定义对仿真至关重要 定义方式:
line x location=x1 spacing=s1 line x location=x2 spacing=s2 line y location=y1 spacing=s3 line y location=y2 spacing=s4
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ATHENA工艺仿真软件
分析和优化标准的和最新的隔离流程，包 括LOCOS，SWAMI，以及深窄沟的隔离 在器件制造的不同阶段分析先进的离子注 入方法——超浅结注入，高角度注入和为 深阱构成的高能量注入
SilvacoTCAD工艺仿真 ppt课件
Implant boron dose=1e14 energy=50 unit.damage dam.factor=0.1
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离子注入的例子
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 silicon c.boron=1e16 two.d
淀积BPSG： Deposit material=BPSG thick=.1 c.boron=1e20 c.phos=1e20
淀积，网格控制：
Rate.depo machine=MOCVD cvd dep.rate=0.1 u.m \ step.cov=0.75 tungsten
Deposit machine=MOCVD time=1 minute
抽取得到结深 Xj＝0.267678μm
把spac=0.02 换成0.1看有什么不同
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扩散
命令diffuse，参数及说明如下：
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扩散的例句
磷的预沉积： Diffuse time=1 hour temp=1000 c.boron=1e20
Implant phosph dose=1e13 energy=50 \ tilt=7 unit.damage dam.factor=0.05
extract name="xj" xj material="Silicon” \ mat.occno=1 x.val=0.05 junc.occno=1
半导体工艺及器件仿真工具SILVACO-TCAD教程
2021/6/27
浙大微电子
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– 为了预览所定义的网格，在网格定义菜单中选择View键， 则会显示View Grid窗口。
– 最后，点击菜单上的WRITE键从而在文本窗口中写入网 格定义信息。
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定义初始衬底
由网格定义菜单确定的LINE语句只是为ATHENA仿真结
介绍网格定义的方法。
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浙大微电子
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• 在0.6μm×0.8μm的方形区域内创建非均匀网格 − 在网格定义菜单中，Direction栏缺省为X方向；点击 Location栏，输入值0，表示要插入的网格线定义点在位置0； 点击Spacing栏，输入值0.1，表示相邻网格线定义点间的网格 线间距为0.1。当两个定义点所设定的网格线间距不同时，系统 会自动将网格间距从较小值渐变到较大值。 − 在Comment栏，键入注释行内容“Non-Uniform Grid （0.6um x 0.8um)”，如图所示；
② 点击WRITE键，Extract语句将会出现在文本窗口中。在 这个Extract语句中，mat.occno（=1）为说明层数的
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参数。由于这里只有一个二氧化硅层，所以这个参数 是可选的。然而当存在有多个二氧化硅层时，则必须 指定出所定义的层。
③ 点击Deckbuild控制栏上的Cont键，继续进行ATHENA 仿真。Extract语句运行时的输出如图所示；从运行输出 可以看到，我们测量的栅极氧化层厚度为131.347Å。
⑤ 检查temp=<variable>和press=<variable>这两项。 然后，点击Apply。添加的最优化参数将如下右图所示 被列出 ；
高频npn双极型晶体管Silvaco TCAD仿真
高频npn双极型晶体管Silvaco TCAD仿真一、npn晶体管器件物理1.npn晶体管的基本结构和制造工艺（1）npn晶体管的基本结构双极型晶体管由两个“背靠背”的pn结组成，一种基本结构如图1所示，晶体管中两种载流子都参与导电。
双极型晶体管按照导电类型和极性可划分为npn 晶体管和pnp晶体管，按照制作工艺可划分为合金管、平面管和台面管。
图 1 双极型晶体管基本结构（2）npn晶体管的制造工艺1948年，美国贝尔实验室的肖克莱、巴丁和布拉顿利用合金烧结法制作了第一个锗基双极型晶体管分立器件，奠基了现代电子技术的基础[1]。
npn晶体管制造的平面外延工艺在上世纪70年代一度成为主流，随着各种先进工艺和材料的引进，npn晶体管普遍使用多晶硅发射极的结构以提升注入效率，通过异质外延、离子注入、极紫外光刻等技术，npn晶体管尺寸更小、掺杂浓度更高更精确，性能也更出色。
2.npn晶体管的输出特性和击穿特性（1）npn晶体管的电流放大功能当处于放大工作状态时，npn晶体管的电流输运分为以下三个步骤：发射区发射载流子→基区输运载流子→集电区收集载流子，由于两种载流子都参与晶体管的电流输运，故得名“双极型晶体管”，三个过程定量描述载流子输运的系数分别是注入效率、基区输运系数和集电区雪崩倍增因子。
当npn型双极型晶体管发射结正偏、集电结反偏时，晶体管的基极电流将与集电极电流呈现近似比例关系，即I C=βI B（β>>1），呈现出“电流放大”的功能，其中β称为npn晶体管的电流放大系数。
npn晶体管的输出特性曲线如图2所示，图中虚线代表V BC=0，即V CE=V BE 的情形，是放大区和饱和区的分界线。
（2）npn晶体管的击穿特性当双极型晶体管一个电极开路，在另外两个电极外加反向偏压时，npn晶体管将发生雪崩倍增效应，产生类似于pn结的击穿现象，基极开路时，使I CEO→∞的V CE称为BV CEO，npn晶体管的BV CEO曲线表示如图3所示。
概述TCAD技术在教学的应用
概述TCAD技术在教学的应用1 引言以微电子技术为核心的电子信息产业已成为全球乃至我国的第一大产业，成为改造和拉动传统产业的强大引擎和技术基础。
鉴于微电子技术和产业在国民经济中具有非常重要的地位，近年来国内很多高校开始大力发展或者创办微电子相关的专业，如：微电子学、微电子技术以及集成电路设计等专业。
在微电子专业课程教学中，微电子工艺课程是其重要组成部分，然而微电子工艺是一门实践性很强、实践与理论结合紧密的课程。
当前，微电子工艺的发展日新月异，芯片制造厂商在32nm工艺上实现了量产，22nm技术正在逐步成熟之中；主流12英寸硅圆片已逐渐准备向18英寸晶圆过渡。
这就给微电子工艺课程的教学提出了严峻的考验，如果还是按照课本的工艺内容进行教学，学生没有直观印象，感觉枯燥无味；同时由于微电子工艺课程具有实践性很强、实践与理论结合紧密的特点，如果仅仅是去集成电路制造厂或研究所进行走马观花式的参观是远远不够的。
如何切合实际地进行微电子课程的教学，紧跟微电子技术发展的步伐，从而加强对本专业学生专业素质的培养，提高微电子工艺课程的教学质量，是当前所面临的紧迫问题[1-2]。
随着计算机硬件和数值计算技术的不断发展和普及，微电子工艺及电路的设计手段不断进步，目前利用技术计算机辅助设计（TCAD）技术能够在计算机上真实地实现整个芯片制造的全部流程，相当于一个虚拟的晶圆生产制造厂，从而为高等院校的微电子工艺课程提供了先进的教学手段和方法。
因此通过将微电子的TCAD技术引入到微电子工艺专业的课程中，一方面可以使学生掌握芯片制造的整个工艺流程和设计方法；另一方面可以有效提高课堂教学效果，从而将抽象的概念转化为直观的图像；若再结合具体的工艺试验，将会显著增强学生的专业技能。
2 微电子工艺课程中TCAD技术应用的必要性及意义2.1 多媒体辅助教学目前微电子工艺教学以粉笔式板书形式进行讲解为主，但是由于微电子工艺涉及到大量工艺流程和芯片结构剖面图，光靠传统板书平面图无法给学生讲解透彻。
Silvaco TCAD仿真软件在《光电子学》课程教学中的应用
Silvaco TCAD仿真软件在《光电子学》课程教学中的应用王云姬
【期刊名称】《进展:教学与科研》
【年(卷),期】2023()1
【摘要】本文主要阐述了Silvaco TCAD软件仿真在光电子学这门课程中的应用价值,并以雪崩二极管为例,说明了具体的应用。
Silvaco TCAD仿真教学在光电子学中的辅助教学,可以帮助学生更好的理解光电子学中的光电探测器,提升学生的综合实践能力。
【总页数】2页(P82-83)
【作者】王云姬
【作者单位】金陵科技学院网络与通信工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】G642.0
【相关文献】
1.Silvaco TCAD仿真软件的应用对于学生实践能力的培养
2.Multisim仿真软件\r 在医学影像电子学教学中的应用
3.Silvaco TCAD仿真在《集成电路工艺》\r课程教学中的应用
4.Silvaco TCAD仿真软件在《半导体物理与器件》科研导向型教学中的应用
5.Silvaco TCAD仿真在《微电子工艺》实验教学中的应用
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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
• 仿真是理论性质的实验，提供设计依据，提高开
发效率，节省成本 • 提升个人能力，提高知识输出（论文、专利…）
能力 • 提升芯片制造、器件设计水平，促进行业进步
仿真的必要性
第三部分 TCAD学习
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2.1 为什么要仿真？
• 以前没有仿真也做得很好！ • 我已经习惯了以前的思路，改变起来困难较大！ • 现在任务已经很重，学习仿真比较乏力！ • 我对仿真能起到何种效果表示怀疑！
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2.2 仿真是设计技术的体现
• 器件开发的正向和逆向思维 • 开发过程应是正向和逆向的综合
Silvaco TCAD培训系列课程，教材《半导体工艺和器件仿真软件Silvaco TCAD实用教程》
主要内容
第一部分
TCAD介绍
第二部分
仿真的必要性
第三部分
TCAD学习
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1 TCAD介绍
第一部分
TCAD介绍
第二部分
仿真的必要性
第三部分
TCAD学习
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1.1 Silvaco 产品应用领域
正向思维 实际步骤
工艺生产
器件测试
电路测试
工艺步骤和 条件
器件结构和掺 杂分布
器件特性
电路特性
工艺设计/仿真
器件设计/仿真
电路设计/仿真
逆向思维 设计步骤
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2.3 仿真与实验的关系
• 光有实验
理论计算缺乏时主要依靠实验摸索，人力、物力投入高， 周期长，缺乏设计依据，理解不全面
• 光有仿真
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3.2 TCAD学习方法
• 多看例子，多实际操作 • Ctrl + C 和 Ctrl + V 的灵活使用 • 注意补充理论知识
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3.3 本课程的目标
• 突出实用性，使掌握一定的仿真知识 • 熟悉仿真流程 • 了解仿真的输入和输出 • 能独立完成仿真分析 • 合理有效地提出仿真需求 • 促进对理论知识的学习
S-Pisces
Blaze
Giga
MixedMode
Quantum
Divece3D
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Thermal3D
Giga3D
MixedMode3D Quantum3D
1.6 器件电路混合仿真
• 模拟器件在特定电路中的电学特性
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GTO 关断波形
2 仿真的必要性
第一部分
TCAD介绍
第二部分
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1.4 器件仿真——ATLAS
• 模拟半导体器件的 电学、光学和热学 行为
• 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
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1.5 器件仿真——ATLAS
• 仿真硅/化合物半导体的电学、光学和热学特性 • 仿真器件的量子特性和噪声特性 • 仿真器件的直流/交流/瞬态响应
Campbell ，电子工业出版社 • 《半导体制造技术》， Michaael Quirk等著，电子工业出版社 • 《硅超大规模集成电路工艺技术：理论、实践与模型》 ，James D.
Plummer 等著，电子工业出版社 • 《晶体管原理与设计（第2版）》， 陈星弼 张庆中 编著，电子工业
出版社 • 《电子材料与器件原理（第3版）》 ，萨法.卡萨普 著 汪宏 等译，西
安交通大学出版社 • 教材以及其他参考书籍…
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