新一代工藝及器件仿真工具Sentaurus培訓(xùn)講學(xué)課件

新一代工藝及器件仿真工具Sentaurus新一代工藝及器件仿真工具SentaurusTCAD概述什么是TCAD？TCAD計算機輔助技術(shù)(TechnologyComputerAidedDesign)ProcessSimulation；DeviceSimulationTCAD工具有哪些？SentaurusWorkbench(SWB)SentaurusProcess(sprocess)SentaurusStructureEditor(sde)SentaurusDevice(sdevice)TecplotSV/InspectTCAD概述什么是TCAD？Synopsys公司簡介Synopsys公司總部設(shè)在美國加利福尼亞州MountainView，有超過60家分公司分布在北美、歐洲與亞洲。2002年并購Avant公司后，Synopsys公司成為提供前后端完整IC設(shè)計方案的領(lǐng)先EDA工具供應(yīng)商。Sentaurus是Synopsys公司收購瑞士ISE(IntegratedSystemsEngineering)公司后發(fā)布的產(chǎn)品，全面繼承了ISETCAD,Medici和Tsuprem4的所有特性及優(yōu)勢。Synopsys公司簡介Synopsys公司總部設(shè)在美國加利TCAD概述T4/MediciSentaurusISE

Silvaco

sprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)TCAD概述T4/MedicisprocesssdesdTCAD概述T4/MediciSentaurusISE

Silvaco

sprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)TCAD概述T4/Medicisprocesssdesd

SentaurusWorkbench介紹與使用

GettingStartedCreatingProjectsBuildingMultipleExperiments

SentaurusWorkbench介紹與使用

GettWorkbench基于集成化架構(gòu)模式來組織、實施TCAD仿真項目的設(shè)計和運行，為用戶提供了圖形化界面，可完成系列化仿真工具軟件以及諸多第三方工具的運行，以參數(shù)化形式實現(xiàn)TCAD項目的優(yōu)化工程。SWB的工具特征Workbench基于集成化架構(gòu)模式來組織、實施TCAD仿真SWB的工具特征SWB被稱為“虛擬的集成電路芯片加工廠”SWB環(huán)境科集成Synopsys公司的系列化TCAD仿真工具，使用戶在集成環(huán)境下實現(xiàn)TCAD仿真及優(yōu)化。SWB基于現(xiàn)代實驗方法學(xué)和現(xiàn)代實驗設(shè)計優(yōu)化的建模。用戶可根據(jù)進程進行實驗結(jié)果的統(tǒng)計分析、工藝及器件參數(shù)的優(yōu)化。SWB支持可視化的流程操作，用戶可方便地安排和檢測仿真的動態(tài)過程。SWB的工具特征SWB被稱為“虛擬的集成電路芯片加工廠”安裝在137服務(wù)器下利用putty軟件在137中取得端口號：vncserver–geometry1280x960利用VNC軟件登陸137服務(wù)器

GettingStarted

安裝在137服務(wù)器下

GettingStarted

打開軟件指令：source/opt/demo/sentaurus.envGENESISe&重裝license指令su-（進入root，密碼向機房管理員索?。?opt/sentaurus09/linux/bin/lmdown–c/opt/license/synopsys.dat(關(guān)閉license)/opt/sentaurus09/linux/bin/lmgrd–c/opt/license/synopsys.dat（安裝license）exit(退出root權(quán)限)

GettingStarted

打開軟件指令：source/opt/demo/sentauCreatingProjects主菜單仿真工具菜單項目編輯環(huán)境CreatingProjects主菜單仿真工具菜單項目編輯CreatingProjectsCreatingProjects新建文件夾和項目CreatingProjects新建文件夾和項目CreatingProjects構(gòu)造仿真流程SP工藝仿真SE網(wǎng)格策略和電極定義SD器件特性仿真SE器件繪制以網(wǎng)格定義SD器件特性仿真CreatingProjects構(gòu)造仿真流程SPSESDSESDCreatingProjeCreatingProjectsCreatingProjectsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsParameter在cmd文件中的定義與使用:BuildingMultipleExperimentsPTCAD概述T4/MediciSentaurusISE

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sprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)TCAD概述T4/MedicisprocesssdesdSentaurusProcessSimulatorSynopsysInc.的SentaurusProcess整合了：Avanti公司的TSUPREM系列工藝級仿真工具（Tsupremⅰ，Tsupremⅱ，Tsupremⅲ只能進行一維仿真，到了第四代的商業(yè)版Tsuprem4能夠完成二維模擬）Avanti公司的TaurusProcess系列工藝級仿真工具；ISEIntegratedSystemsEngineering公司的ISETCAD工藝級仿真工具Dios（二維工藝仿真）FLOOPS-ISE（三維工藝仿真）Ligament（工藝流程編輯）系列工具，將一維、二維和三維仿真集成于同一平臺。SentaurusProcessSimulatorSynSentaurusProcess在保留傳統(tǒng)工藝級仿真工具卡與命令行運行模式的基礎(chǔ)上，又作了諸多重大改進：增加、設(shè)置了一維模擬結(jié)果輸出工具（Inspect）和二維、三維模擬結(jié)果輸出工具（TecplotSV）。Inspect提供了一維模擬結(jié)果的交互調(diào)閱。而TecplotSV則實現(xiàn)了仿真曲線、曲面及三維等輸出結(jié)果的可視化輸出。（ISETCAD的可視化工具Inspect和tecplot的繼承）增加、設(shè)置了模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫瀏覽器（PDB），為用戶提供修改模型參數(shù)及增加模型的方便途徑；SentaurusProcess在保留傳統(tǒng)工藝級仿真工具卡SentaurusProcessSentaurusProcess還收入了諸多近代小尺寸模型。這些當(dāng)代的小尺寸模型主要有：高精度刻蝕模型及高精度淀積模型；基于Crystal-TRIM的蒙特卡羅（MonteCarlo）離子注入模型、離子注入校準模型、注入解析模型和注入損傷模型；高精度小尺寸擴散遷移模型等。引入這些小尺寸模型，增強了仿真工具對新材料、新結(jié)構(gòu)及小尺寸效應(yīng)的仿真能力，適應(yīng)未來半導(dǎo)體工藝技術(shù)發(fā)展的需求。SentaurusProcessSentaurusProSentaurusProcessSentaurusProcessSentaurusProcessPrint（HelloNMOS?。㏒entaurusProcessPrint（HelloSentaurusProcessSentaurusProcess關(guān)鍵詞SP器件結(jié)構(gòu)說明語句region：用于指定矩形網(wǎng)絡(luò)中的矩形材料區(qū)域Line：用于定義器件的矩形區(qū)域網(wǎng)格Grid：執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)置的操作命令Doping：定義分段的線性摻雜剖面分布Refinebox：設(shè)置局部網(wǎng)格參數(shù)，并使用MGOALS庫執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)細化Contact：設(shè)置器件仿真需要的電極結(jié)構(gòu)信息。SP的工藝步驟說明語句Deposit：淀積語句Diffuse：高溫?zé)釘U散與高溫氧化Photo：光刻膠Mask：定義掩膜光刻和離子注入所需要的掩膜類型Etch：刻蝕Strip：剝離Implant：實現(xiàn)離子注入仿真的語句關(guān)鍵詞SP器件結(jié)構(gòu)說明語句定義2D器件區(qū)域#HelloNMOSGraphicsonlinexlocation=0.0spacing=1.0<nm>tag=SiToplinexlocation=50.0<nm>spacing=10.0<nm>linexlocation=0.5<um>spacing=50.0<nm>linexlocation=2.0<um>spacing=0.2<um>linexlocation=4.0<um>spacing=0.4<um>linexlocation=10.0<um>spacing=2.0<um>tag=SiBottomlineylocation=0.0spacing=50.0<nm>tag=Midlineylocation=0.40<um>spacing=50.0<nm>tag=Right

Initial2Dgrid.定義2D器件區(qū)域#HelloNMOSInitial2Dregionsiliconxlo=SiTopxhi=SiBottomylo=Midyhi=Rightinitconcentration=1.0e+15<cm-3>field=Phosphoruswafer.orient=100（N形襯底）仿真區(qū)域初始化Boron注入implantBorondose=2.0e13<cm-2>energy=200<keV>tilt=0rotation=0implantBorondose=1.0e13<cm-2>energy=80<keV>tilt=0rotation=0implantBorondose=2.0e12<cm-2>energy=25<keV>tilt=0rotation=0（P阱）常見摻雜雜質(zhì)N型：Phosphorus、ArsenicP型：Boronregionsiliconxlo=SiTopxhi=S生長柵氧化層min.normal.size用來指定邊界處的網(wǎng)格間距，離開表面后按照normal.growth.ratio確定的速率調(diào)整，accuracy為誤差精度。mgoalsonmin.normal.size=1<nm>max.lateral.size=2.0<um>\normal.growth.ratio=1.4accuracy=2e-5##-Note:accuracyneedstobemuchsmallerthanmin.normal.sizediffusetemperature=850<C>time=10.0<min>O2生長多晶硅depositpolytype=anisotropicthickness=0.18<um>（各向異性）maskname=gate_maskleft=-1right=90<nm>etchpolytype=anisotropicthickness=0.2<um>mask=gate_masketchoxidetype=anisotropicthickness=0.1<um>生長柵氧化層生長多晶硅depositpolytype=a注意點掩膜版使用前必須要先定義，maskEtch命令用來去除沒有光刻膠保護的材料多晶硅的二次氧化為減小多晶硅柵表面的應(yīng)力，需要再多晶硅上生長一層薄氧化層diffusetemperature=900<C>time=10.0<min>O2pressure=0.5<atm>\mgoals.native默認pressure為1atm。Mgoals.native表示自動采用MGOALS對這層進行網(wǎng)格分布注意點多晶硅的二次氧化diffusetemperatureMgoals.nativeMgoals.native保存結(jié)構(gòu)文件SentaurusProcess中使用struct命令來保存結(jié)構(gòu)文件，同樣可以使用TecplotSV來調(diào)閱結(jié)構(gòu)文件。保存格式有TDR和DF-ISE，這里使用TDR格式來保存structtdr=NMOS4保存結(jié)構(gòu)文件structtdr=NMOS4refineboxsiliconmin={0.00.05}max={0.10.12}\ xrefine={0.010.010.01}yrefine={0.010.010.01}addrefineboxremeshLDD和Halo（暈環(huán)）注入前網(wǎng)格的細化min和max定義refinebox的范圍Xrefine和yrefine定義refinebox的網(wǎng)格細化規(guī)則Thefirstnumberspecifiesthespacingatthetoporleftsideofthebox,thesecondnumberdefinesthespacinginthecenter,andthelastoneatthebottomorrightsideofthebox.refineboxsiliconmin={0.00.LDD和Halo（暈環(huán)）注入LDD注入形成N-區(qū)域，為了有效抑制熱載流子效應(yīng)Halo注入目的是在源漏的邊緣附近形成高濃度的硼摻雜區(qū)域，用來有效抑制有可能發(fā)生的短溝道效應(yīng)implantArsenicdose=4e14<cm-2>energy=10<keV>tilt=0rotation=0（注入角、旋轉(zhuǎn)角）implantBorondose=0.25e13<cm-2>energy=20<keV>\ tilt=30<degree>rotation=0implantBorondose=0.25e13<cm-2>energy=20<keV>\ tilt=30<degree>rotation=90<degree>implantBorondose=0.25e13<cm-2>energy=20<keV>\ tilt=30<degree>rotation=180<degree>implantBorondose=0.25e13<cm-2>energy=20<keV>\ tilt=30<degree>rotation=270<degree>diffusetemperature=1050<C>time=5.0<s>LDD和Halo（暈環(huán)）注入LDD注入形成N-區(qū)域，為了有效LDD和Halo（暈環(huán)）注入LDDHalo制備前LDD和Halo（暈環(huán)）注入LDDHalo制備前側(cè)墻制備制備過程：在整個結(jié)構(gòu)上淀積一層均勻的氧化硅層及氮化硅層．設(shè)置type=isotropic保證生長速率的各向同性．隨后，將淀積的氧化層和氮化硅層刻蝕掉．刻蝕僅在垂直方向進行，則淀積在柵區(qū)邊緣的材料并未被腐蝕掉，形成側(cè)墻，以此作為源/漏注入時的掩膜．depositoxidetype=isotropicrate={1}time=0.005depositnitridetype=isotropicthickness=60<nm>

etchnitridetype=anisotropicthickness=84<nm>etchoxidetype=anisotropicthickness=10<nm>structtdr=SP各相同性淀積各相異性刻蝕側(cè)墻制備制備過程：depositoxidetype=is制備結(jié)果制備結(jié)果Source/Drain注入前網(wǎng)格再細化refineboxsiliconmin={0.040.05}max={0.180.4}\xrefine={0.010.010.01}yrefine={0.050.050.05}addrefineboxremeshSource/Drain注入前網(wǎng)格再細化refineboxSource/Drain注入implantArsenicdose=5e15<cm-2>energy=40<keV>\tilt=7<degree>rotation=-90<degree>diffusetemperature=1050<C>time=10.0<s>structtdr=SDim為了確保source和drain區(qū)域較低的電阻率，采用高劑量（5e15cm-2）。傾斜7°角防止溝道效應(yīng)，離子注入過深Source/Drain注入implantArsenicSource/Drain注入注入前注入以及退火后Source/Drain注入注入前注入以及退火后接觸孔Isotropic（各向同性）刻蝕是為了把殘留的金屬刻蝕干凈depositAluminumtype=isotropicthickness=30<nm>#0.2到1μm的部分被保護了下來maskname=contacts_maskleft=0.2<um>right=1.0<um>etchAluminumtype=anisotropicthickness=0.25<um>mask=contacts_masketchAluminumtype=isotropicthickness=0.02<um>mask=contacts_mask接觸孔Isotropic（各向同性）刻蝕是為了把殘留的金屬刻翻轉(zhuǎn)由于漏源對稱，所以翻轉(zhuǎn)，加快設(shè)計周期transformreflectleft#TDRstructsmesh=n@node@注意：n@node@的用法！根據(jù)節(jié)點自動編號，

便于流程化操作翻轉(zhuǎn)由于漏源對稱，所以翻轉(zhuǎn)，加快設(shè)計周期transformNMOS結(jié)構(gòu)NMOS結(jié)構(gòu)NMOS結(jié)構(gòu)NMOS結(jié)構(gòu)TCAD概述T4/MediciSentaurusISE

Silvaco

sprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)TCAD概述T4/MedicisprocesssdesdStructureEditor的重要性網(wǎng)格設(shè)置對方程(x-2)^2=0的數(shù)值解的影響StructureEditor的重要性網(wǎng)格設(shè)置對方程(x-SentaurusStructureEditorSDE是Synopsys

Inc.TCADSentaurus系列工具中新增加的、具有器件結(jié)構(gòu)編輯功能的集成化TCAD器件結(jié)構(gòu)生成器?？膳csprocess聯(lián)用，彌補各自的不足。在圖形化用戶界面（GUI-GraphicUserInterface）下，交互可視地生成、編輯器件結(jié)構(gòu)。也可以在批處理命令模式下使用腳本語言來創(chuàng)建器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。系統(tǒng)的圖形用戶界面（GUI）與批處理命令腳本模式是可逆的可視化的器件結(jié)構(gòu)與參數(shù)化的器件結(jié)構(gòu)相對應(yīng)SentaurusStructureEditorSDE是SentaurusStructureEditor包含以下幾個工具模塊：二維器件編輯（DeviceEditor）模塊三維器件編輯（DeviceEditor）模塊Procem三維工藝制程仿真模塊具有的主要特征如下：具有優(yōu)秀的幾何建模內(nèi)核，為創(chuàng)建可視化模型提供了保障擁有高質(zhì)量的繪圖引擎和圖形用戶界面（GUI）共享DFISE和TDR輸入和輸出的文件格式SentaurusStructureEditor包含以下SentaurusSE3D圖例Source(Drain)Drain(Source)SiO2GateSentaurusSE3D圖例Source(Drain)HowtouseSDE啟動演示啟動方式命令提示符下輸入：sdeHowtouseSDE啟動演示HowtouseSDE(sdeio:read-tdr-bnd"n@node|sprocess@_bnd.tdr")(sdedr:define-submesh-placement"ExternalProfilePlacement_1""ExternalProfileDefinition_1""""NoReplace")#t(sdedr:define-submesh"ExternalProfileDefinition_1""n@node|sprocess@_fps.tdr""n@node|sprocess@_fps.tdr"'w)#tHowtouseSDE(sdeio:read-tdr-HowtouseSDEHowtouseSDEHowtogenerate2Dboundaries？SDE主窗口演示命令編輯器畫圖區(qū)Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？TostartanewobjectanddiscardallobjectsthathavebeenpreviouslydefinedFile

>

New,orCtrl+N,orclickthecorrespondingtoolbarbutton.ThecorrespondingSchemecommandis:(sde:clear)

Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？開啟準確坐標(biāo)模式為了能準確定義器件的坐標(biāo)BooleanABAThecorrespondingSchemecommandis:(sdegeo:set-default-boolean“ABA”)

Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？SelectingMaterials

forexample,

SiliconCreatingRectangularRegionsDraw

>

Create2DRegion

>

Rectangle,orclickthecorrespondingtoolbarbutton.Dragthepointertodrawarectangleintheviewwindow.The

ExactCoordinates

dialogboxisdisplayed.Enter

(-0.50.0),(0.51.0)

inthecorrespondingfieldsandclick

OK. Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？CreatingOtherReviceRectangularRegions做什么用？順序能換嗎？ThecorrespondingSchemecommandis:(sdegeo:create-rectangle(position-0.50.00.0)(position0.51.00.0)"Silicon""region_1")(sdegeo:create-rectangle(position-0.2-40e-40.0)(position0.20.00.0)"SiO2""region_2")(sdegeo:create-rectangle(position-0.2-0.20.0)(position0.2-40e-40.0)"Si3N4""region_3")(sdegeo:create-rectangle(position-0.1-0.20.0)(position0.1-40e-40.0)"PolySilicon""region_4")(sdegeo:create-rectangle(position-0.50.10.0)(position0.50.20.0)"SiO2""region_5")Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？注意坐標(biāo)軸方向-0.50.51XHowtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？分塊處理(需要對不同區(qū)域進行不同處理，比如大塊的Si)Edit>SeparateLumpsThecorrespondingSchemecommandis:(sde:assign-material-and-region-names"all")Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？RoundingEdges(側(cè)墻磨邊處理)Edit>ParametersDefinefillet-radiusintheVariable

fieldandenter

0.08

forthe

Value.Click

Set

andthenclick

Close.Clickthe

Selection

Level

listandselect

Select

Vertex.Clickthe

Aperture

Select

buttoninthetoolbar.

Clicktheupper-leftcornerofthespacertohighlightthevertex.Edit

>

Edit2D

>

Fillet.Repeatthelasttwostepswiththeupper-rightcornerofthespacer.Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？RoundingEdges(側(cè)墻磨邊處理)ThecorrespondingSchemecommandis:(sde:define-parameter"fillet-radius"0.080.00.0)(sdegeo:fillet-2d(find-vertex-id(position-0.2-0.20.0))fillet-radius)(sdegeo:fillet-2d(find-vertex-id(position0.2-0.20.0))fillet-radius)Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？定義ContactsContacts

>

ContactSets.

The

ContactSets

dialogboxisdisplayed.定義contacts屬性.在

ContactName

中輸入名字.在

EdgeColor

中給contact賦RBG顏色；

也可以修改EdgeThickness

值用來區(qū)分contact；

FacePattern一項只對

定義3Dcontacts有效Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？定義Contacts點擊

Set

增加

已經(jīng)定義好的Contact.重復(fù)操作Close為什么要定義電極ThecorrespondingSchemecommandis:(sdegeo:define-contact-set"source"4.0(color:rgb1.00.00.0)"##")(sdegeo:define-contact-set"drain"4.0(color:rgb0.01.00.0)"##")(sdegeo:define-contact-set"gate"4.0(color:rgb0.00.01.0)"##")(sdegeo:define-contact-set"substrate"4.0(color:rgb1.01.00.0)"##")(sdegeo:define-contact-set"bodytie"4.0(color:rgb1.00.01.0)"##")Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？將已經(jīng)定義好的Contacts設(shè)置到邊界上Contacts

>

ContactSets.

The

ContactSets

dialogboxisdisplayed.在已經(jīng)定義好的庫中，選擇需要的contact，比如source點擊Activate激活被選中的contact其他類似操作Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？將已經(jīng)定義好的Contacts設(shè)置到邊界上用選擇邊界工具選中邊界Contacts

>

SetEdge(s)（3/5）ThecorrespondingSchemecommandis:(sdegeo:define-2d-contact(find-edge-id(position-0.40.00.0))"source")(sdegeo:define-2d-contact(find-edge-id(position0.40.00.0))"drain")(sdegeo:define-2d-contact(find-edge-id(position0.01.00.0))"substrate")Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？AddingVerticesDraw

>

AddVertex

orclickthecorrespondingtoolbarbutton.ExactCoordinates

對話出現(xiàn)輸入(-0.10.1)和(-0.050.1)創(chuàng)造2個端點4/5ThecorrespondingSchemecommandis:(sdegeo:insert-vertex(position-0.100.10.0))(sdegeo:insert-vertex(position-0.050.10.0))(sdegeo:define-2d-contact(find-edge-id(position-0.070.10.0))"bodytie")

Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？4個contacts定義完畢Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？如何定義一個區(qū)域為contact選擇方式為BodyContacts

>

SetRegionBoundaryEdgesEdit

>

2DEditTools

>

DeleteRegionThecorrespondingSchemecommandis:(sdegeo:set-current-contact-set"gate")(sdegeo:set-contact-boundary-edges (find-body-id(position0.0-0.10.0)))(sdegeo:delete-region(find-body-id(position0.0-0.10.0)))Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？區(qū)域重命名默認區(qū)域名字一般為region_1或者region_1_lump，不適合后期進行摻雜或者網(wǎng)格定義等操作步驟：選取方式為Body選擇區(qū)域Edit

>

ChangeRegionName完成命名規(guī)則化Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？卡命令-R代表Region為了能查看剛改的區(qū)域命名情況ThecorrespondingSchemecommandis:(sde:add-material(find-body-id(position0.00.80.0))"Silicon""R.Substrate")(sde:add-material(find-body-id(position0.00.150.0))"SiO2""R.Box")(sde:add-material(find-body-id(position0.00.050.0))"Silicon""R.Siliconepi")(sde:add-material(find-body-id(position0.0-20e-40.0))"SiO2""R.Gateox")(sde:add-material(find-body-id(position-0.15-0.10.0))"Si3N4""R.Spacerleft")(sde:add-material(find-body-id(position0.15-0.10.0))"Si3N4""R.Spacerright")ThecorrespondingSchemecommandis:(sde:showattribs"all")改名Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？保存器件結(jié)構(gòu).sat（SE特有）File>SaveMode保存器件結(jié)構(gòu).tdrThecorrespondingSchemecommandis:(sde:save-model"soifet_bnd")ThecorrespondingSchemecommandis:(sdeio:save-tdr-bnd(get-body-list)"soifet_bnd.tdr")Howtogenerate2Dboundaries？Howtogeneratingdopingprofiles硅襯底摻雜Device

>

ConstantProfilePlacement材料選擇硅選擇常數(shù)摻雜摻雜雜質(zhì)為boron，濃度為1e15點擊Add/ChangePlacementClose

ThecorrespondingSchemecommandis:(sdedr:define-constant-profile"Const.Silicon""BoronActiveConcentration"1e+15)(sdedr:define-constant-profile-material"PlaceCD.Silicon""Const.Silicon""Silicon")HowtogeneratingdopingprofiHowtogeneratingdopingprofiles硅外延摻雜Device

>

ConstantProfilePlacement選擇區(qū)域名為R.Siliconepi摻雜雜質(zhì)為boron，濃度為1e17點擊Add/ChangePlacementClose

ThecorrespondingSchemecommandis:(sdedr:define-constant-profile"Const.Epi""BoronActiveConcentration"1e17)(sdedr:define-constant-profile-region"PlaceCD.Epi""Const.Epi""R.Siliconepi")HowtogeneratingdopingprofiHowtogeneratingdopingprofiles解析摻雜Mesh

>

DefineRef/EvalWindow

>

Line（基線）Enter

(-0.80)

forthestartpointandclick

OKEnter

(-0.20)

fortheendpointandclick

OK重復(fù)ThecorrespondingSchemecommandis:(sdedr:define-refinement-window"BaseLine.Source""Line"(position-0.80.00.0)(position-0.20.00.0))(sdedr:define-refinement-window"BaseLine.Drain""Line"(position0.20.00.0)(position0.80.00.0))(sdedr:define-refinement-window"BaseLine.SourceExt""Line"(position-0.80.00.0)(position-0.10.00.0))(sdedr:define-refinement-window"BaseLine.DrainExt""Line"(position0.10.00.0)(position0.80.00.0))HowtogeneratingdopingprofiHowtogeneratingdopingprofiles解析摻雜Device

>

AnalyticProfilePlacement雜質(zhì)為磷，選取高斯分布方式SourceExt和DrainExt形成LDDHowtogeneratingdopingprofiHowtogeneratingdopingprofiles保存摻雜分布.sat（SE特有）File>SaveModeThecorrespondingSchemecommandis:(sde:save-model“soifet_dop_sde”)需要?HowtogeneratingdopingprofiGeneratingMeshes網(wǎng)格策略主要步驟硅外延區(qū)域-精網(wǎng)格布置Mesh

>

RefinementPlacement選擇R.Siliconepi區(qū)域X方向，最大網(wǎng)格0.1最小0.005Y方向，最大0.0125最小0.005選擇摻雜漸變函數(shù)GeneratingMeshes網(wǎng)格策略主要步驟GeneratingMeshes定義窗口（不能利用區(qū)域的時候）Mesh

>

DefineRef/EvalWindow

>

Rectangle對channel和整體部分進行定義ThecorrespondingSchemecommandis:(sdedr:define-refinement-window"RefWin.all""Rectangle"(position-0.51.00.0)(position0.5-0.20.0))(sdedr:define-refinement-window"RefWin.Channel""Rectangle"(position-0.10.00.0)(position0.10.10.0))GeneratingMeshes定義窗口（不能利用區(qū)域的時GeneratingMeshes利用定義好的窗口進行網(wǎng)絡(luò)布置Mesh

>

RefinementPlacementRef/Win選擇RefWin.allX方向，最大0.25最小0.1Y方向，最大0.25最小0.1較粗略的網(wǎng)格安排ThecorrespondingSchemecommandis:(sdedr:define-refinement-size"RefDef.all"0.250.10.250.1)(sdedr:define-refinement-placement"PlaceRF.all""RefDef.all""RefWin.all")GeneratingMeshes利用定義好的窗口進行網(wǎng)絡(luò)布MultiboxMeshStrategyinRefinementWindows策略由于在某些應(yīng)用中會需要用到逐漸變化的網(wǎng)格線的策略比如在MOS管溝道，尤其是Silicon-Oxide交界面處，需要密集的網(wǎng)格線以便于計算，而離該界面越遠，需要的網(wǎng)格可以越寬松。這樣既可以省去CPU計算時間，又可以為器件結(jié)構(gòu)帶來精確計算。具體步驟如下MultiboxMeshStrategyinRefiGeneratingMeshes

MultiboxMeshStrategyMesh

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MultiboxPlacement選取定義好的RefWin.Channel塊X方向和Y方向的策略見圖保存ThecorrespondingSchemecommandis:(sdedr:define-multibox-size"MB.Channel"0.050.01250.0251e-411.35)(sdedr:define-multibox-placement"PlaceMB.Channel""MB.Channel""RefWin.Channel")(sde:save-model“soifet_msh_sde”)GeneratingMeshes

MultiboxMesGeneratingMeshesMeshingtheDeviceStructure網(wǎng)格策略基本布置完成，仍然需要利用Meshingengine把網(wǎng)格建造出來步驟Mesh

>

BuildMesh-s（2D必須選）-F（產(chǎn)生.tdr）3D則用NOFFSET引擎SNMesh三角網(wǎng)格GeneratingMeshesMeshingtheDGeneratingMeshesMESH成果SDE查看Tecplot查看GeneratingMeshesMESH成果SDE查看Te3D3DMOSFET3D3DMOSFETTCAD概述T4/MediciSentaurusISE

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sprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)TCAD概述T4/MedicisprocesssdesdSentaurusDeviceSimulator內(nèi)嵌一維、二維及三維器件物理特性模型仿真的方式主要是通過數(shù)值求解一維、二維或三維的半導(dǎo)體物理基本方程(泊松方程、連續(xù)性方程及運輸方程)得到經(jīng)工藝仿真而生成的或自定義的器件在有源或無源以及相應(yīng)的外圍電路作用下的電學(xué)參數(shù)和電學(xué)特性仿真對象多元化SentaurusDevice除了能實現(xiàn)傳統(tǒng)的硅器件的仿真外，還可以進行光電器件、異質(zhì)結(jié)器件、量子器件以及化合物半導(dǎo)體器件的物理特性模擬SentaurusDeviceSimulator內(nèi)嵌一維SentaurusDeviceSimulatorSentaurusDevice支持三種仿真類型：單器件型、單器件-電路型、多器件-電路型SentaurusDeviceSimulatorSentSentaurusDeviceSimulatorSentaurusDevice通過數(shù)值模擬和可視化的輸出，可以得到器件在無源狀態(tài)下的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和器件物理特性參數(shù)如各區(qū)域內(nèi)的電位、電場、雜質(zhì)的縱向分布、橫向分布及等位分布各區(qū)域內(nèi)載流子壽命、遷移率及其與雜質(zhì)濃度間的定量關(guān)系各區(qū)域內(nèi)的電流密度、電子復(fù)合率與產(chǎn)生率的變化各區(qū)域內(nèi)電場場強和內(nèi)電勢分布等數(shù)據(jù)!SentaurusDeviceSimulatorSentSentaurusDeviceSimulatorSentaurusDevice在保留經(jīng)典器件物理特性模型基礎(chǔ)上，又增加了許多小尺寸器件物理模型，以滿足當(dāng)前對納米器件物理特性分析的技術(shù)需求有載流子隧道擊穿模型包括直接隧道擊穿熱電子發(fā)射誘發(fā)的擊穿非局域隧道擊穿等這些模型的引入為分析各類小尺寸效應(yīng)的特定成因和危害提供了有效的途徑SentaurusDeviceSimulatorSentSentaurusDExamples晶體管CMOS圖像傳感器閃存SCR結(jié)構(gòu)電流路徑ESDSentaurusDExamples晶體管CMOS圖像傳感SentaurusDeviceFile{……}定義器件結(jié)構(gòu)的輸入文件和輸出文件的名稱…………Thermode{……}定義器件的電極溫度(可以省略)…………Electrode{……}定義器件的電極相關(guān)信息…………Physics{……}定義器件過程中使用的物理模型…………Plot{……}定義所有的計算變量…………Math{……}定義DESSIS仿真時算法的設(shè)置…………Solve{……}定義電壓掃描，仿真電學(xué)特性…………SentaurusDeviceFile{…}Grid=“@tdr@”Parameters=“@parameters@”O(jiān)utput=“@log@”Current=“@plot@”Plot=“@tdrdat@”File{…}Grid=“@tdr@”Electrode{…}*DCsimulationElectrode{{Name="Anode"Voltage=0.0}{Name="Cathode"Voltage=0.0}}注意：電極的名稱要和StructureEditor中定義的電極名稱

完全一致！Electrode{…}*DCsimulationPhysics{…}Physics{eQCvanDortEffectiveIntrinsicDensity(OldSlotboom)Mobility(DopingDepeHighFieldsaturation(GradQuasiFermi)hHighFieldsaturation(GradQuasiFermi)Enormal)Recombination(SRH(DopingDep))}}Physics{…}Physics{Plot{…}Plot{*--DensityandCurrents,etceDensityhDensityTotalCurrent/VectoreCurrent/VectorhCurrent/VectoreMobilityhMobilityeVelocityhVelocityeQuasiFermihQuasiFermi*--TemperatureeTemperatureTemperature*hTemperature*--FieldsandchargesElectricField/VectorPotentialSpaceCharge*--DopingProfilesDopingDonorConcentrationAcceptorConcentrationPlot{…}Plot{Plot{…}*--Generation/Recombination

SRHBand2Band*Auger

AvalancheGenerationeAvalancheGenerationhAvalancheGeneration*--Drivingforces

eGradQuasiFermi/VectorhGradQuasiFermi/Vector

eEparallelhEparalleleENormalhENormal*--Bandstructure/Composition

BandGap

BandGapNarrowing

Affinity

ConductionBandValenceBand

eQuantumPotential

}Plot{…}*--Generation/RecombinaMath{…}Math{

Extrapolate

Iterations=20

Notdamped=100

RelErrControl

ErRef(Electron)=1.e10

ErRef(Hole)=1.e10

BreakCriteria{Current(Contact="Anode"AbsVal=1e-7)}}Math{…}Math{Solve{…}minstep的數(shù)值至少比initialstep少3個數(shù)量級

Solve{*-Build-upofinitialsolution:

NewCurrentFile="init"

Coupled(Iterations=100){Poisson}

Coupled{PoissonElectron}*-Biasdraintotargetbias

Quasistationary(

InitialStep=0.01Increment=1.35

MinStep=1e-6MaxStep=0.02

Goal{Name="Anode"Voltage=20}

){Coupled{PoissonElectron}}}Solve{…}minstep的數(shù)值至少比initialst其他Sentuarus工具Noffset3D（3D網(wǎng)格引擎）其他Sentuarus工具Noffset3D（3D網(wǎng)格引擎）Ligament-Flow用戶交互式的工藝流程Ligament-Flow用戶交互式的工藝流程Ligament-layoutLigament-layoutInspectInspectInspectInspectInspectInspectInspectInspectTecplotTecplot看電流流向看電流流向Assignment用sprocess跑出一個NMOS管(提供cmd文件)用structureeditor優(yōu)化網(wǎng)格用sdevice跑出直流擊穿電壓(器件關(guān)斷時，漏端掃直流電壓，漏端漏電流剛大于等于1x10-7安培時的漏端電壓為擊穿電壓)用Inspect觀察漏端電壓-電流曲線，從電壓-電流曲線數(shù)據(jù)中得到精確的直流擊穿電壓值優(yōu)化改進器件參數(shù)，使器件的直流擊穿電壓值提高20%以上Assignment用sprocess跑出一個NMOS管(提謝謝！Q&A謝謝！Q&A此課件下載可自行編輯修改，僅供參考！

感謝您的支持，我們努力做得更好！謝謝此課件下載可自行編輯修改，僅供參考！

感謝您的支持，我們努力新一代工藝及器件仿真工具Sentaurus新一代工藝及器件仿真工具SentaurusTCAD概述什么是TCAD？TCAD計算機輔助技術(shù)(TechnologyComputerAidedDesign)ProcessSimulation；DeviceSimulationTCAD工具有哪些？SentaurusWorkbench(SWB)SentaurusProcess(sprocess)SentaurusStructureEditor(sde)SentaurusDevice(sdevice)TecplotSV/InspectTCAD概述什么是TCAD？Synopsys公司簡介Synopsys公司總部設(shè)在美國加利福尼亞州MountainView，有超過60家分公司分布在北美、歐洲與亞洲。2002年并購Avant公司后，Synopsys公司成為提供前后端完整IC設(shè)計方案的領(lǐng)先EDA工具供應(yīng)商。Sentaurus是Synopsys公司收購瑞士ISE(IntegratedSystemsEngineering)公司后發(fā)布的產(chǎn)品，全面繼承了ISETCAD,Medici和Tsuprem4的所有特性及優(yōu)勢。Synopsys公司簡介Synopsys公司總部設(shè)在美國加利TCAD概述T4/MediciSentaurusISE

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sprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)TCAD概述T4/MedicisprocesssdesdTCAD概述T4/MediciSentaurusISE

Silvaco

sprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)TCAD概述T4/Medicisprocesssdesd

SentaurusWorkbench介紹與使用

GettingStartedCreatingProjectsBuildingMultipleExperiments

SentaurusWorkbench介紹與使用

GettWorkbench基于集成化架構(gòu)模式來組織、實施TCAD仿真項目的設(shè)計和運行，為用戶提供了圖形化界面，可完成系列化仿真工具軟件以及諸多第三方工具的運行，以參數(shù)化形式實現(xiàn)TCAD項目的優(yōu)化工程。SWB的工具特征Workbench基于集成化架構(gòu)模式來組織、實施TCAD仿真SWB的工具特征SWB被稱為“虛擬的集成電路芯片加工廠”SWB環(huán)境科集成Synopsys公司的系列化TCAD仿真工具，使用戶在集成環(huán)境下實現(xiàn)TCAD仿真及優(yōu)化。SWB基于現(xiàn)代實驗方法學(xué)和現(xiàn)代實驗設(shè)計優(yōu)化的建模。用戶可根據(jù)進程進行實驗結(jié)果的統(tǒng)計分析、工藝及器件參數(shù)的優(yōu)化。SWB支持可視化的流程操作，用戶可方便地安排和檢測仿真的動態(tài)過程。SWB的工具特征SWB被稱為“虛擬的集成電路芯片加工廠”安裝在137服務(wù)器下利用putty軟件在137中取得端口號：vncserver–geometry1280x960利用VNC軟件登陸137服務(wù)器

GettingStarted

安裝在137服務(wù)器下

GettingStarted

打開軟件指令：source/opt/demo/sentaurus.envGENESISe&重裝license指令su-（進入root，密碼向機房管理員索取）/opt/sentaurus09/linux/bin/lmdown–c/opt/license/synopsys.dat(關(guān)閉license)/opt/sentaurus09/linux/bin/lmgrd–c/opt/license/synopsys.dat（安裝license）exit(退出root權(quán)限)

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打開軟件指令：source/opt/demo/sentauCreatingProjects主菜單仿真工具菜單項目編輯環(huán)境CreatingProjects主菜單仿真工具菜單項目編輯CreatingProjectsCreatingProjects新建文件夾和項目CreatingProjects新建文件夾和項目CreatingProjects構(gòu)造仿真流程SP工藝仿真SE網(wǎng)格策略和電極定義SD器件特性仿真SE器件繪制以網(wǎng)格定義SD器件特性仿真CreatingProjects構(gòu)造仿真流程SPSESDSESDCreatingProjeCreatingProjectsCreatingProjectsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsParameter在cmd文件中的定義與使用:BuildingMultipleExperimentsPTCAD概述T4/MediciSentaurusISE

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sprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)TCAD概述T4/MedicisprocesssdesdSentaurusProcessSimulatorSynopsysInc.的SentaurusProcess整合了：Avanti公司的TSUPREM系列工藝級仿真工具（Tsupremⅰ，Tsupremⅱ，Tsupremⅲ只能進行一維仿真，到了第四代的商業(yè)版Tsuprem4能夠完成二維模擬）Avanti公司的TaurusProcess系列工藝級仿真工具；ISEIntegratedSystemsEngineering公司的ISETCAD工藝級仿真工具Dios（二維工藝仿真）FLOOPS-ISE（三維工藝仿真）Ligament（工藝流程編輯）系列工具，將一維、二維和三維仿真集成于同一平臺。SentaurusProcessSimulatorSynSentaurusProcess在保留傳統(tǒng)工藝級仿真工具卡與命令行運行模式的基礎(chǔ)上，又作了諸多重大改進：增加、設(shè)置了一維模擬結(jié)果輸出工具（Inspect）和二維、三維模擬結(jié)果輸出工具（TecplotSV）。Inspect提供了一維模擬結(jié)果的交互調(diào)閱。而TecplotSV則實現(xiàn)了仿真曲線、曲面及三維等輸出結(jié)果的可視化輸出。（ISETCAD的可視化工具Inspect和tecplot的繼承）增加、設(shè)置了模型參數(shù)數(shù)據(jù)庫瀏覽器（PDB），為用戶提供修改模型參數(shù)及增加模型的方便途徑；SentaurusProcess在保留傳統(tǒng)工藝級仿真工具卡SentaurusProcessSentaurusProcess還收入了諸多近代小尺寸模型。這些當(dāng)代的小尺寸