《半导体工艺模拟和器件仿真.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半导体工艺模拟和器件仿真.ppt（37页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第九讲 半导体工艺模拟和器件仿真,主讲人：马 奎 2014-07-14,ASIC芯片完整设计流程,工艺设计,工艺模拟,器件设计,器件模拟,设计要求,行为设计,逻辑设计,制版流片,物理设计,系统设计,电路设计,行为模拟,逻辑模拟,版图验证,系统模拟,电路模拟,前端设计,后端设计,目 录,半导体工艺 半导体器件测试 为什么要借助CAD软件进行工艺模拟和器件仿真 TCAD简介 Silvaco平台简介 Deckbuild简介 Silvaco文件类型及命令格式,半导体工艺,薄膜生长工艺 热氧化工艺 淀积工艺 光刻和刻蚀工艺 掺杂工艺 热扩散 离子注入 减薄及背面金属化,微电子芯片制造现场,微电子工艺线的
2、空气处理系统结构图,半导体工艺_Bipolar工艺流程,半导体工艺_CMOS工艺流程,半导体工艺_BCD工艺流程,半导体工艺_小结,工艺过程较复杂； 实际工艺中可视性不强； 每一步工艺存在偏差都会导致“全盘皆输”； 各工艺步骤都会耗费昂贵的原材料； 基于实验开发新工艺需要较长的周期； 工艺设备(尤其是光刻设备)成本较高。,半导体器件测试,直流参数的测试 需要用到稳压源、晶体管特性图示仪、万用表等。 交流参数的测试 需要用到信号源、示波器等。 特殊参数的测试 热特性、抗辐射特性、极限参数等的测试需要更复 杂的外围网络和更昂贵的仪器设备。,为什么要借助CAD软件进行工艺模拟和器件仿真？,借助CAD
3、软件的优点,对于工艺 可避免复杂的系统和高投入； 每一步工艺的可视性强； 开发周期短。 对于测试 可避免复杂的系统和高投入； 可在工艺工程中进行分步测试； 方便快捷。,TCAD简介,定义 TCADTechnology Computer Aided Design 半导体工艺和器件的计算机辅助设计 商用的TCAD工具： Silvaco公司的Athena和Atlas Avanti公司的Tsuprem/Medici ISE公司的Dios/Dessis,Silvaco平台简介,简介 提供了TCAD驱动的CAD环境，使半导体工艺可以给所有阶段的IC设计提供强大的动力； 工艺模拟和器件仿真； SPICE模型
4、的生成和开发； 互连寄生参数的极其精确的描述； 基于物理的可靠性建模以及传统的CAD； 所有功能整合在同一的框架中，为工程师在完整的设计中任何阶段所做的更改而导致的性能、可靠性等效结果提供直接的反馈。,Silvaco仿真路线图,Silvaco软件架构,Athena简介,提供半导体工艺的数值和物理的二维模拟。 模拟各项集成电路制造工艺，如：热扩散、离子注入、热氧化、薄膜淀积、刻蚀等。 所有关键制造步骤的快速精确模拟，包括CMOS、Bipolar、SiGe、SOI、-、光电子器件以及功率器件技术。 精确预测器件结构中的几何结构、掺杂剂量分配、应力等。,Athena的模块及功能,Athena输入/输
5、出,主要工艺步骤,Deposit-淀积 Implant-注入 Diffuse-扩散 Oxide-氧化 Etch-刻蚀 OPTOLITH-光刻,Deposit参数设置界面,Implant参数设置界面,Diffuse参数设置界面,Diffuse & Oxide参数设置界面,Etch参数设置界面,OPTOLITH,参数定义 定义掩膜结构 曝光系统：角度、光线分布、范围 成像控制：计算窗口，光强分布 定义材料特性：衬底和光刻胶在特定波长的折射率 光阻特性 工艺过程 坚膜(Bake) 曝光(Expose),Atlas简介,能准确描述以物理学为基础的器件电学、光学和热学性能。 解决芯片的成品率和工艺变动问
6、题，对器件进行优化。 包括CMOS、Bipolar、高压功率器件、-、-、VCSEL、TFT、光电子、激光、LED、CCD、传感器、熔丝、NVM、铁电材料、SOI、Fin-FET、HEMT和HBT,Atlas模块及功能,Atlas输入/输出,Deckbuild简介,文本输入窗口,仿真输出窗口,菜单,执行按钮,Deckbuild命令,Extract命令 语法： extract name parameters 描述： 提取仿真中得到的相关信息 示例： extract name=“j1 depth” xj material=“Silicon” mat.occno=1 x.val=0.1 junc.o
7、ccno=1,Deckbuild命令,GO命令 语法： go | simflags= 描述： 仿真器启用或切换，simflags指出仿真参数或程序版本 示例： go atlas go atlas simflags=“-V 5.0.8.R”,Deckbuild命令,SET命令 语法： set = | nominal 描述： 设置Tonyplot输出特定的结果或对全局的设置 示例： set temp=1000 diffuse time=30 temp=$temp press=1.0 Tonyplot structure.str set show.set,Deckbuild命令,TONYPLOT命令
8、 语法： tonyplot -args 描述： 将仿真时生成的临时文件或仿真结果显示出来 示例： tonyplot overlay CV.log IV.log set show.set,Silvaco文件类型及命令格式,文件类型 *.in 输入文件，deckbuild界面调用 *.str 结构文件，工艺仿真或器件编辑得到 *.log 仿真结果文件，存储仿真结果 *.set 显示设置文件，设置显示特定的内容 *.lay 掩膜文件，光刻时导入掩膜信息 其他文件还有：*.DAT、*.spec、*.opt 等,Silvaco文件类型及命令格式,命令格式 由command和parameter两部分组成 Command parameter1= parameter2= “n”代表数值，“c”代表字符串 命令可简写，以不与其他简写相冲突为原则 如：DEPOSIT可简写为DEPO，不区分大小写 命令和参数之间用空格分开 一行写不完的在行尾加“” “#”后是注释，仿真时不运行这一行的内容,