Silvaco操作指南

1第二篇半导体工艺及器件仿真软件Silvaco操作指南主要介绍了半导体器件及工艺仿真软件Silvaco的基本使用。书中通过例程引导学习工艺仿真模块Athena和器件仿真模块Atlas，通过这两部分的学习可以使学习人员深入了解半导体物理的基本知识，半导体工艺的流程，以及晶体管原理的基本原理，设计过程，器件的特性。对于学习集成电路的制备及后道工序有一定的帮助。第一章SILVACO软件介绍.............................31.1程序启动................................................31.2选择一个应用程序例子...................................41.3工艺模拟...............................................61.3.1运行一次模拟.......................................61.3.2渐进学习模拟.......................................61.3.3绘制结构...........................................61.3.4使用Tonyplot进行绘图..............................71.3.5修正绘图的外观.....................................71.3.6缩放及在图上进行平移...............................81.3.7打印图形...........................................91.4使用HISTORY功能........................................91.5明确存贮状态..........................................101.6创建用于比较的两个结构文件............................101.6.1存贮文件创建......................................101.6.2文件交叠.........................................111.7运行MOS工艺程序的第二部分............................131.7.1`StopAt'功能....................................131.7.2使用Tonyplot用于2-D结构.........................141.7.3使用Tonyplot来制备一轮廓图.......................141.7.4产生交互式图例....................................161.8工艺参数的抽取........................................171.8.1源漏结深..........................................181.8.2器件阈值电压......................................181.8.3电导及偏压曲线....................................181.8.4一些薄层电阻......................................201.8.5沟道表面掺杂浓度..................................2021.9器件模拟..............................................211.9.1器件模拟界面工艺..................................211.9.2建立器件模拟.....................................211.9.3执行器件模拟......................................221.9.4抽取器件参数......................................22第二章电阻仿真及阻值抽取..........................23第三章扩散二极管仿真..............................332.1硼扩散................................................332.2进行MESH的实验........................................382.3绘制杂质掺杂轮廓曲线..................................392.4查看抽取结果..........................................40第四章NMOS电学特性仿真............................423.1NMOS例子加载..........................................423.2TONYPLOT操作...........................................433.3查看电学仿真结果......................................47第五章工艺流程的横断面观察.........................504.1初始化衬底.............................................504.2氧化层屏蔽............................................504.3NWELL注入............................................514.4PWELL注入............................................514.5场氧化层生长..........................................524.6阱推进52第二篇Silvaco软件使用指南第一章Silvaco软件介绍本章将介绍下面两个VWF（虚拟wafer制备）交互工具的基本使用：Deckbuild：VWF运行时控制应用程序。这是唯一一个从系统命令行由用户启动的程序。Tonyplot：VWF可视化应用程序。VWF交互工具还包括版图到工艺的界面程序MaskViews,器件原型及编辑程序DevEdit,局部优化程序Optimizer以及统计分析的SPAYN工具。但本章不介绍这部分内容。VWF核心工具是以下两个仿真器：Athena,Silvaco的高级一维和二维工艺仿真器。Atlas,Silvaco的通用及标准组件的一，二，三级器件仿真器。VWF核心工具还包括器件特性的UTMOS应用及SmartSpice电路仿真。本章将学习：1.使用Athena进行一个简单LDDMOS器件仿真和相关参数的抽取(如栅氧化层厚)。2.使用Atlas进行LDDMOS器件仿真，产生一个Id/Vgs曲线并从这条曲线中进行器件参数Vt,Beta和Theta的抽取。1.1程序启动要启动Deckbuild程序，在系统命令行中输入deckbuild&几秒钟后Deckbuild窗口显示出来。在Deckbuild启动后，你会看到如下的窗口(版本及目录名可能不相同):Deckbuild程序窗口组成如下：1.上面的文本窗口区用来保持仿真器的输入。2.下面的tty区显示仿真器的输出。Athena仿真是缺省启动的。你会看到，在这个区中有一短的Athena文件头输出,指出你可用的许可产品。之后跟随Athena提示符。ATHENA第二篇Silvaco软件使用指南3.在窗口上部是软件控制菜单的集合。4.在文本区及tty区之前是仿真器控制按钮的集合。下一步是创建一个设计，可以从草图创建，或者选择一个应用例子进行修改。输入的程序显示在上面的文本区中，而且执行时使用仿真控制按钮就会它传到下面的tty区。1.2选择一个应用程序例子Deckbuild包括大量的仿真例子可以用于仿真。这个练习使用其中之一。当Deckbuild启动后，examplesmenu会被激活。在Deckbuild的`MainControl'菜单有一个选择项称为`Examples...'如下显示:可移动鼠标到`MainControl'上，按下鼠标右键。在按下鼠标右键时，maincontrol菜单显示出来。当鼠标右键按下后，移动光标选择`Examples...'菜单选项。然后，放开鼠标。几秒钟内例子目录的窗口就会显示出来，如下图。这个练习使用例子中的MOS1目录。如果你正在运行Deckbuild，你可以双击选择MOS1目录或从`Section'菜单中选择它。第二篇Silvaco软件使用指南例子是MOS2，称为`mos1ex02.in'.你可以通过鼠标或使用`SubSection'菜单选择它。描述这个例子的文本会显示出来，应该花几分钟来阅读例子文档。点击`LoadExample'按钮来加载输入文件到Deckbuild的文本编辑区，同时也把这个例子拷贝到你的当前工作目录。第二篇Silvaco软件使用指南1.3工艺模拟这个练习主要进行一个LDDMOS晶体管的仿真。主要有以下练习：1.运行一次模拟2.创建两个结构文件用于比较3.运行MOS工艺模拟的前半部分4.产生交互式图例5.抽取一些工艺参数1.3.1运行一次模拟可以通过使用在Deckbuild文本区及tty区的实时控制按钮来交互式运行模拟。控制按钮如下所示：通过使用这个控制面板，可以使用以下方法来运行模拟:1.next:`Stepatatime',交互式模拟控制2.stop:运行到一个stop点,(参考以后的练习。3.run:使用控制面板中的Run来运行整个输入的设计(deck).1.3.2渐进学习模拟开始时，LDDMOS器件将一步一步地仿真。这样允许在进行时可以有交互式检查。可以使用history机构，向后跟踪改正设计中的错误。在最初的仿真输入设计时，这种交互式一次一步的执行方法可以得到仿真更为精细的控制，且在设计中会更早地检测到错误，也是输入设计程序所推荐的。要一步一次地执行，从Deckbuild控制面板中选择`next'按钮。这个按钮每一次会从文本区发送一个单独的输入设计行到当前运行的模拟器。在下面的tyy的Deckbuild区的模拟器提示符上显示了输入的设计行。在文本编辑区的光标从上一行向下移动，而且在控制面板上显示的当前行数会更新(标志是`Line')。使用`next'按钮,很可能要移动到模拟器前，而这些步骤会花费一些时间去执行。模拟器会试图`catchup'行数，之后等待下一个模拟命令被发送。模拟器正在执行的行总是反色的显示。这一阶段模拟将会连到栅氧化层步gateoxidationstep(line47)。gateoxidationstep已经简化为一个单独的扩散步，之后紧跟一个参数抽取行来抽取氧化层厚度:extractname=gateoxthicknessoxidemat.occno=1x.val=0.05抽取命令是Deckbuild的一个强力工具，允许在仿真进确定器件的各种特性。extract语句确定了栅氧化层厚度。本练习中后面会有高级的抽取工具的例子，其特征会详细解释。进行仿真直到gateoxidethickness抽取行通过(line50).1.3.3绘制结构当工艺模拟完成了栅氧化层厚度抽取后，点击文本区的某一处(Deckbuild上部)。这会取消报告输入行及光标位置的选定。光标符号显示为一个单独的三角形。第二篇Silvaco软件使用指南Note:不选择文本是很重要的,因为在Tonyplot启动时，它会试图解释任何选定文本作为一个文件