新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus培训讲学课件

新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus新一代工艺及器件仿真工具SentaurusTCAD概述什么是TCAD？TCAD计算机辅助技术(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。Synopsys公司简介Synopsys公司总部设在美国加利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

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

SentaurusWorkbench介绍与使用

GettingStartedCreatingProjectsBuildingMultipleExperiments

SentaurusWorkbench介绍与使用

GettWorkbench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Workbench基于集成化架构模式来组织、实施TCAD仿真SWB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。SWB的工具特征SWB被称为“虚拟的集成电路芯片加工厂”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

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安装在137服务器下

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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)

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打开软件指令：source/opt/demo/sentauCreatingProjects主菜单仿真工具菜单项目编辑环境CreatingProjects主菜单仿真工具菜单项目编辑CreatingProjectsCreatingProjects新建文件夹和项目CreatingProjects新建文件夹和项目CreatingProjects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CreatingProjects构造仿真流程SPSESDSESDCreatingProjeCreatingProjectsCreatingProjectsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsParameter在cmd文件中的定义与使用: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。SentaurusProcessSimulatorSynSentaurusProcess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；SentaurusProcess在保留传统工艺级仿真工具卡SentaurusProcessSentaurusProcess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。SentaurusProcessSentaurusProSentaurusProcessSentaurusProcessSentaurusProcessPrint（HelloNMOS！）SentaurusProcessPrint（HelloSentaurusProcessSentaurusProcess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关键词SP器件结构说明语句定义2D器件区域#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.定义2D器件区域#HelloNMOSInitial2Dregionsiliconxlo=SiTopxhi=SiBottomylo=Midyhi=Rightinitconcentration=1.0e+15<cm-3>field=Phosphoruswafer.orient=100（N形衬底）仿真区域初始化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）常见掺杂杂质N型：Phosphorus、ArsenicP型：Boronregionsiliconxlo=SiTopxhi=S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=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生长多晶硅depositpolytype=anisotropicthickness=0.18<um>（各向异性）maskname=gate_maskleft=-1right=90<nm>etchpolytype=anisotropicthickness=0.2<um>mask=gate_masketchoxidetype=anisotropicthickness=0.1<um>生长栅氧化层生长多晶硅depositpolytype=a注意点掩膜版使用前必须要先定义，maskEtch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=900<C>time=10.0<min>O2pressure=0.5<atm>\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注意点多晶硅的二次氧化diffusetemperatureMgoals.nativeMgoals.native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=NMOS4保存结构文件structtdr=NMOS4refineboxsiliconmin={0.00.05}max={0.10.12}\ xrefine={0.010.010.01}yrefine={0.010.010.01}addrefineboxremeshLDD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Thefirstnumberspecifiesthespacingatthetoporleftsideofthebox,thesecondnumberdefinesthespacinginthecenter,andthelastoneatthebottomorrightsideofthebox.refineboxsiliconmin={0.00.LDD和Halo（晕环）注入LDD注入形成N-区域，为了有效抑制热载流子效应Halo注入目的是在源漏的边缘附近形成高浓度的硼掺杂区域，用来有效抑制有可能发生的短沟道效应implantArsenicdose=4e14<cm-2>energy=10<keV>tilt=0rotation=0（注入角、旋转角）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（晕环）注入LDD注入形成N-区域，为了有效LDD和Halo（晕环）注入LDDHalo制备前LDD和Halo（晕环）注入LDDHalo制备前侧墙制备制备过程：在整个结构上淀积一层均匀的氧化硅层及氮化硅层．设置type=isotropic保证生长速率的各向同性．随后，将淀积的氧化层和氮化硅层刻蚀掉．刻蚀仅在垂直方向进行，则淀积在栅区边缘的材料并未被腐蚀掉，形成侧墙，以此作为源/漏注入时的掩膜．depositoxidetype=isotropicrate={1}time=0.005depositnitridetype=isotropicthickness=60<nm>

etchnitridetype=anisotropicthickness=84<nm>etchoxidetype=anisotropicthickness=10<nm>structtdr=SP各相同性淀积各相异性刻蚀侧墙制备制备过程：depositoxidetype=is制备结果制备结果Source/Drain注入前网格再细化refineboxsiliconmin={0.040.05}max={0.180.4}\xrefine={0.010.010.01}yrefine={0.050.050.05}addrefineboxremeshSource/Drain注入前网格再细化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为了确保source和drain区域较低的电阻率，采用高剂量（5e15cm-2）。倾斜7°角防止沟道效应，离子注入过深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触孔Isotropic（各向同性）刻蚀是为了把残留的金属刻蚀干净depositAluminumtype=isotropicthickness=30<nm>#0.2到1μm的部分被保护了下来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接触孔Isotropic（各向同性）刻蚀是为了把残留的金属刻翻转由于漏源对称，所以翻转，加快设计周期transformreflectleft#TDRstructsmesh=n@node@注意：n@node@的用法！根据节点自动编号，

便于流程化操作翻转由于漏源对称，所以翻转，加快设计周期transformNMOS结构NMOS结构NMOS结构NMOS结构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/MedicisprocesssdesdStructureEditor的重要性网格设置对方程(x-2)^2=0的数值解的影响StructureEditor的重要性网格设置对方程(x-SentaurusStructureEditorSDE是Synopsys

Inc.TCADSentaurus系列工具中新增加的、具有器件结构编辑功能的集成化TCAD器件结构生成器。可与sprocess联用，弥补各自的不足。在图形化用户界面（GUI-GraphicUserInterface）下，交互可视地生成、编辑器件结构。也可以在批处理命令模式下使用脚本语言来创建器件的结构设计。系统的图形用户界面（GUI）与批处理命令脚本模式是可逆的可视化的器件结构与参数化的器件结构相对应SentaurusStructureEditorSDE是SentaurusStructureEditor包含以下几个工具模块：二维器件编辑（DeviceEditor）模块三维器件编辑（DeviceEditor）模块Procem三维工艺制程仿真模块具有的主要特征如下：具有优秀的几何建模内核，为创建可视化模型提供了保障拥有高质量的绘图引擎和图形用户界面（GUI）共享DFISE和TDR输入和输出的文件格式SentaurusStructureEditor包含以下SentaurusSE3D图例Source(Drain)Drain(Source)SiO2GateSentaurusSE3D图例Source(Drain)HowtouseSDE启动演示启动方式命令提示符下输入：sdeHowtouseSDE启动演示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主窗口演示命令编辑器画图区Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？TostartanewobjectanddiscardallobjectsthathavebeenpreviouslydefinedFile

>

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

Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？开启准确坐标模式为了能准确定义器件的坐标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？顺序能换吗？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？注意坐标轴方向-0.50.51XHowtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？分块处理(需要对不同区域进行不同处理，比如大块的Si)Edit>SeparateLumpsThecorrespondingSchemecommandis:(sde:assign-material-and-region-names"all")Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？RoundingEdges(侧墙磨边处理)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(侧墙磨边处理)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？定义ContactsContacts

>

ContactSets.

The

ContactSets

dialogboxisdisplayed.定义contacts属性.在

ContactName

中输入名字.在

EdgeColor

中给contact赋RBG颜色；

也可以修改EdgeThickness

值用来区分contact；

FacePattern一项只对

定义3Dcontacts有效Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？定义Contacts点击

Set

增加

已经定义好的Contact.重复操作Close为什么要定义电极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？将已经定义好的Contacts设置到边界上Contacts

>

ContactSets.

The

ContactSets

dialogboxisdisplayed.在已经定义好的库中，选择需要的contact，比如source点击Activate激活被选中的contact其他类似操作Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？将已经定义好的Contacts设置到边界上用选择边界工具选中边界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

对话出现输入(-0.10.1)和(-0.050.1)创造2个端点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个contacts定义完毕Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？如何定义一个区域为contact选择方式为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？区域重命名默认区域名字一般为region_1或者region_1_lump，不适合后期进行掺杂或者网格定义等操作步骤：选取方式为Body选择区域Edit

>

ChangeRegionName完成命名规则化Howtogenerate2Dboundaries？Howtogenerate2Dboundaries？卡命令-R代表Region为了能查看刚改的区域命名情况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？保存器件结构.sat（SE特有）File>SaveMode保存器件结构.tdrThecorrespondingSchemecommandis:(sde:save-model"soifet_bnd")ThecorrespondingSchemecommandis:(sdeio:save-tdr-bnd(get-body-list)"soifet_bnd.tdr")Howtogenerate2Dboundaries？Howtogeneratingdopingprofiles硅衬底掺杂Device

>

ConstantProfilePlacement材料选择硅选择常数掺杂掺杂杂质为boron，浓度为1e15点击Add/ChangePlacementClose

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

>

ConstantProfilePlacement选择区域名为R.Siliconepi掺杂杂质为boron，浓度为1e17点击Add/ChangePlacementClose

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

>

DefineRef/EvalWindow

>

Line（基线）Enter

(-0.80)

forthestartpointandclick

OKEnter

(-0.20)

fortheendpointandclick

OK重复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解析掺杂Device

>

AnalyticProfilePlacement杂质为磷，选取高斯分布方式SourceExt和DrainExt形成LDDHowtogeneratingdopingprofiHowtogeneratingdopingprofiles保存掺杂分布.sat（SE特有）File>SaveModeThecorrespondingSchemecommandis:(sde:save-model“soifet_dop_sde”)需要?HowtogeneratingdopingprofiGeneratingMeshes网格策略主要步骤硅外延区域-精网格布置Mesh

>

RefinementPlacement选择R.Siliconepi区域X方向，最大网格0.1最小0.005Y方向，最大0.0125最小0.005选择掺杂渐变函数GeneratingMeshes网格策略主要步骤GeneratingMeshes定义窗口（不能利用区域的时候）Mesh

>

DefineRef/EvalWindow

>

Rectangle对channel和整体部分进行定义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定义窗口（不能利用区域的时GeneratingMeshes利用定义好的窗口进行网络布置Mesh

>

RefinementPlacementRef/Win选择RefWin.allX方向，最大0.25最小0.1Y方向，最大0.25最小0.1较粗略的网格安排ThecorrespondingSchemecommandis:(sdedr:define-refinement-size"RefDef.all"0.250.10.250.1)(sdedr:define-refinement-placement"PlaceRF.all""RefDef.all""RefWin.all")GeneratingMeshes利用定义好的窗口进行网络布MultiboxMeshStrategyinRefinementWindows策略由于在某些应用中会需要用到逐渐变化的网格线的策略比如在MOS管沟道，尤其是Silicon-Oxide交界面处，需要密集的网格线以便于计算，而离该界面越远，需要的网格可以越宽松。这样既可以省去CPU计算时间，又可以为器件结构带来精确计算。具体步骤如下MultiboxMeshStrategyinRefiGeneratingMeshes

MultiboxMeshStrategyMesh

>

MultiboxPlacement选取定义好的RefWin.Channel块X方向和Y方向的策略见图保存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网格策略基本布置完成，仍然需要利用Meshingengine把网格建造出来步骤Mesh

>

BuildMesh-s（2D必须选）-F（产生.tdr）3D则用NOFFSET引擎SNMesh三角网格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内嵌一维、二维及三维器件物理特性模型仿真的方式主要是通过数值求解一维、二维或三维的半导体物理基本方程(泊松方程、连续性方程及运输方程)得到经工艺仿真而生成的或自定义的器件在有源或无源以及相应的外围电路作用下的电学参数和电学特性仿真对象多元化SentaurusDevice除了能实现传统的硅器件的仿真外，还可以进行光电器件、异质结器件、量子器件以及化合物半导体器件的物理特性模拟SentaurusDeviceSimulator内嵌一维SentaurusDeviceSimulatorSentaurusDevice支持三种仿真类型：单器件型、单器件-电路型、多器件-电路型SentaurusDeviceSimulatorSentSentaurusDeviceSimulatorSentaurusDevice通过数值模拟和可视化的输出，可以得到器件在无源状态下的内部结构和器件物理特性参数如各区域内的电位、电场、杂质的纵向分布、横向分布及等位分布各区域内载流子寿命、迁移率及其与杂质浓度间的定量关系各区域内的电流密度、电子复合率与产生率的变化各区域内电场场强和内电势分布等数据!SentaurusDeviceSimulatorSentSentaurusDeviceSimulatorSentaurusDevice在保留经典器件物理特性模型基础上，又增加了许多小尺寸器件物理模型，以满足当前对纳米器件物理特性分析的技术需求有载流子隧道击穿模型包括直接隧道击穿热电子发射诱发的击穿非局域隧道击穿等这些模型的引入为分析各类小尺寸效应的特定成因和危害提供了有效的途径SentaurusDeviceSimulatorSentSentaurusDExamples晶体管CMOS图像传感器闪存SCR结构电流路径ESDSentaurusDExamples晶体管CMOS图像传感SentaurusDeviceFile{……}定义器件结构的输入文件和输出文件的名称…………Thermode{……}定义器件的电极温度(可以省略)…………Electrode{……}定义器件的电极相关信息…………Physics{……}定义器件过程中使用的物理模型…………Plot{……}定义所有的计算变量…………Math{……}定义DESSIS仿真时算法的设置…………Solve{……}定义电压扫描，仿真电学特性…………SentaurusDeviceFile{…}Grid=“@tdr@”Parameters=“@parameters@”Output=“@log@”Current=“@plot@”Plot=“@tdrdat@”File{…}Grid=“@tdr@”Electrode{…}*DCsimulationElectrode{{Name="Anode"Voltage=0.0}{Name="Cathode"Voltage=0.0}}注意：电极的名称要和StructureEditor中定义的电极名称

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的数值至少比initialstep少3个数量级

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的数值至少比initialst其他Sentuarus工具Noffset3D（3D网格引擎）其他Sentuarus工具Noffset3D（3D网格引擎）Ligament-Flow用户交互式的工艺流程Ligament-Flow用户交互式的工艺流程Ligament-layoutLigament-layoutInspectInspectInspectInspectInspectInspectInspectInspectTecplotTecplot看电流流向看电流流向Assignment用sprocess跑出一个NMOS管(提供cmd文件)用structureeditor优化网格用sdevice跑出直流击穿电压(器件关断时，漏端扫直流电压，漏端漏电流刚大于等于1x10-7安培时的漏端电压为击穿电压)用Inspect观察漏端电压-电流曲线，从电压-电流曲线数据中得到精确的直流击穿电压值优化改进器件参数，使器件的直流击穿电压值提高20%以上Assignment用sprocess跑出一个NMOS管(提谢谢！Q&A谢谢！Q&A此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！

感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！

感谢您的支持，我们努力新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus新一代工艺及器件仿真工具SentaurusTCAD概述什么是TCAD？TCAD计算机辅助技术(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。Synopsys公司简介Synopsys公司总部设在美国加利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

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

SentaurusWorkbench介绍与使用

GettingStartedCreatingProjectsBuildingMultipleExperiments

SentaurusWorkbench介绍与使用

GettWorkbench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Workbench基于集成化架构模式来组织、实施TCAD仿真SWB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。SWB的工具特征SWB被称为“虚拟的集成电路芯片加工厂”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

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安装在137服务器下

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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)

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打开软件指令：source/opt/demo/sentauCreatingProjects主菜单仿真工具菜单项目编辑环境CreatingProjects主菜单仿真工具菜单项目编辑CreatingProjectsCreatingProjects新建文件夹和项目CreatingProjects新建文件夹和项目CreatingProjects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CreatingProjects构造仿真流程SPSESDSESDCreatingProjeCreatingProjectsCreatingProjectsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsBuildingMultipleExperimentsParameter在cmd文件中的定义与使用: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。SentaurusProcessSimulatorSynSentaurusProcess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；SentaurusProcess在保留传统工艺级仿真工具卡SentaurusProcessSentaurusProcess还收入了诸多近代小尺寸模型。这些当代的小尺寸