新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus

发之于心察之于微究之以底亲而为之新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus1课程内容SentaurusTCAD介绍与概述SentaurusWorkbench介绍与使用SentaurusProcessSimulator介绍与使用SentaurusStructureEditor介绍与使用SentaurusDeviceSimulator介绍与使用Sentaurus其他工具介绍2/110TCAD概述什么是TCAD？TCAD计算机辅助技术(TechnologyComputerAidedDesign)ProcessSimulation；DeviceSimulationTCAD工具有哪些？SentaurusWorkbench(SWB)SentaurusProcess(sprocess)SentaurusStructureEditor(sde)SentaurusDevice(sdevice)TecplotSV/Inspect3/110Synopsys公司简介Synopsys公司总部设在美国加利福尼亚州MountainView，有超过60家分公司分布在北美、欧洲与亚洲。2002年并购Avant公司后，Synopsys公司成为提供前后端完整IC设计方案的领先EDA工具供应商。Sentaurus是Synopsys公司收购瑞士ISE(IntegratedSystemsEngineering)公司后发布的产品，全面继承了ISETCAD,Medici和Tsuprem4的所有特性及优势。4/110TCAD概述T4/MediciSentaurusISESilvacosprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)5/110TCAD概述T4/MediciSentaurusISESilvacosprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)6/110SentaurusWorkbench介绍与使用GettingStartedCreatingProjectsBuildingMultipleExperiments7/110Workbench基于集成化架构模式来组织、实施TCAD仿真项目的设计和运行，为用户提供了图形化界面，可完成系列化仿真工具软件以及诸多第三方工具的运行，以参数化形式实现TCAD项目的优化工程。SWB的工具特征8/110SWB的工具特征SWB被称为“虚拟的集成电路芯片加工厂”SWB环境科集成Synopsys公司的系列化TCAD仿真工具，使用户在集成环境下实现TCAD仿真及优化。SWB基于现代实验方法学和现代实验设计优化的建模。用户可根据进程进行实验结果的统计分析、工艺及器件参数的优化。SWB支持可视化的流程操作，用户可方便地安排和检测仿真的动态过程。9/110安装在137服务器下利用putty软件在137中取得端口号：vncserver–geometry1280x960利用VNC软件登陆137服务器GettingStarted10/110打开软件指令：source/opt/demo/sentaurus.envGENESISe&重装license指令su-（进入root，密码向机房管理员索取）/opt/sentaurus09/linux/bin/lmdown–c/opt/license/synopsys.dat(关闭license)/opt/sentaurus09/linux/bin/lmgrd–c/opt/license/synopsys.dat（安装license）exit(退出root权限)GettingStarted11/110CreatingProjects主菜单仿真工具菜单项目编辑环境12/110CreatingProjects13/110新建文件夹和项目CreatingProjects14/110构造仿真流程SP工艺仿真SE网格策略和电极定义SD器件特性仿真SE器件绘制以网格定义SD器件特性仿真CreatingProjects15/110CreatingProjects16/110BuildingMultipleExperiments17/110BuildingMultipleExperiments18/110BuildingMultipleExperiments19/110BuildingMultipleExperimentsParameter在cmd文件中的定义与使用:20/110TCAD概述T4/MediciSentaurusISESilvacosprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench(SWB)21/110SentaurusProcessSimulatorSynopsysInc.的SentaurusProcess整合了：Avanti公司的TSUPREM系列工艺级仿真工具（Tsupremⅰ，Tsupremⅱ，Tsupremⅲ只能进行一维仿真，到了第四代的商业版Tsuprem4能够完成二维模拟）Avanti公司的TaurusProcess系列工艺级仿真工具；ISEIntegratedSystemsEngineering公司的ISETCAD工艺级仿真工具Dios（二维工艺仿真）FLOOPS-ISE（三维工艺仿真）Ligament（工艺流程编辑）系列工具，将一维、二维和三维仿真集成于同一平台。22/110SentaurusProcess在保留传统工艺级仿真工具卡与命令行运行模式的基础上，又作了诸多重大改进：增加、设置了一维模拟结果输出工具（Inspect）和二维、三维模拟结果输出工具（TecplotSV）。Inspect提供了一维模拟结果的交互调阅。而TecplotSV则实现了仿真曲线、曲面及三维等输出结果的可视化输出。（ISETCAD的可视化工具Inspect和tecplot的继承）增加、设置了模型参数数据库浏览器（PDB），为用户提供修改模型参数及增加模型的方便途径；23/110SentaurusProcessSentaurusProcess还收入了诸多近代小尺寸模型。这些当代的小尺寸模型主要有：高精度刻蚀模型及高精度淀积模型；基于Crystal-TRIM的蒙特卡罗（MonteCarlo）离子注入模型、离子注入校准模型、注入解析模型和注入损伤模型；高精度小尺寸扩散迁移模型等。引入这些小尺寸模型，增强了仿真工具对新材料、新结构及小尺寸效应的仿真能力，适应未来半导体工艺技术发展的需求。24/110SentaurusProcess25/110SentaurusProcessPrint（HelloNMOS！）26/110SentaurusProcess27/110关键词SP器件结构说明语句region：用于指定矩形网络中的矩形材料区域Line：用于定义器件的矩形区域网格Grid：执行网络设置的操作命令Doping：定义分段的线性掺杂剖面分布Refinebox：设置局部网格参数，并使用MGOALS库执行网络细化Contact：设置器件仿真需要的电极结构信息。SP的工艺步骤说明语句Deposit：淀积语句Diffuse：高温热扩散与高温氧化Photo：光刻胶Mask：定义掩膜光刻和离子注入所需要的掩膜类型Etch：刻蚀Strip：剥离Implant：实现离子注入仿真的语句28/110定义2D器件区域#HelloNMOSGraphicsonlinexlocation=0.0spacing=1.0nmtag=SiToplinexlocation=50.0nmspacing=10.0nmlinexlocation=0.5umspacing=50.0nmlinexlocation=2.0umspacing=0.2umlinexlocation=4.0umspacing=0.4umlinexlocation=10.0umspacing=2.0umtag=SiBottomlineylocation=0.0spacing=50.0nmtag=Midlineylocation=0.40umspacing=50.0nmtag=RightInitial2Dgrid.29/110regionsiliconxlo=SiTopxhi=SiBottomylo=Midyhi=Rightinitconcentration=1.0e+15cm-3field=Phosphoruswafer.orient=100（N形衬底）仿真区域初始化Boron注入implantBorondose=2.0e13cm-2energy=200keVtilt=0rotation=0implantBorondose=1.0e13cm-2energy=80keVtilt=0rotation=0implantBorondose=2.0e12cm-2energy=25keVtilt=0rotation=0（P阱）常见掺杂杂质N型：Phosphorus、ArsenicP型：Boron30/110生长栅氧化层min.normal.size用来指定边界处的网格间距，离开表面后按照normal.growth.ratio确定的速率调整，accuracy为误差精度。mgoalsonmin.normal.size=1nmmax.lateral.size=2.0um\normal.growth.ratio=1.4accuracy=2e-5##-Note:accuracyneedstobemuchsmallerthanmin.normal.sizediffusetemperature=850Ctime=10.0minO2生长多晶硅depositpolytype=anisotropicthickness=0.18um（各向异性）maskname=gate_maskleft=-1right=90nmetchpolytype=anisotropicthickness=0.2ummask=gate_masketchoxidetype=anisotropicthickness=0.1um31/110注意点掩膜版使用前必须要先定义，maskEtch命令用来去除没有光刻胶保护的材料多晶硅的二次氧化为减小多晶硅栅表面的应力，需要再多晶硅上生长一层薄氧化层diffusetemperature=900Ctime=10.0minO2pressure=0.5atm\mgoals.native默认pressure为1atm。Mgoals.native表示自动采用MGOALS对这层进行网格分布32/110Mgoals.native33/110保存结构文件SentaurusProcess中使用struct命令来保存结构文件，同样可以使用TecplotSV来调阅结构文件。保存格式有TDR和DF-ISE，这里使用TDR格式来保存structtdr=NMOS434/110refineboxsiliconmin={0.00.05}max={0.10.12}\xrefine={0.010.010.01}yrefine={0.010.010.01}addrefineboxremeshLDD和Halo（晕环）注入前网格的细化min和max定义refinebox的范围Xrefine和yrefine定义refinebox的网格细化规则Thefirstnumb