半导体工艺及n 空仿真软件Silvaco操作指南

第二篇半导体工艺及n空仿真软件

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与器件仿真模块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.........................................3

1、1程序启动...................................................3

1、2选择一个应用程序例子.....................................4

1、3工艺模拟...................................................6

1、3、1运行一次模拟.........................................6

1、3、2渐进学习模拟.........................................6

1、3、3绘制结构..............................................7

1、3、4使用Tonyplot进行绘图................................7

1、3、5修正绘图的外观.......................................8

1、3、6缩放及在图上进行平移.................................8

1、3、7打印图形..............................................9

1、4使用HISTORY功能............................................9

1、5明确存贮状态..............................................10

1、6创建用于比较的两个结构文件...............................10

1、6、1存贮文件创建.........................................10

1、6、2文件交叠............................................11

1、7运行MOS工艺程序的第二部分.............................13

1、7、1'StopAt'功能......................................13

1、7、2使用Tonyplot用于2-D结构..........................14

1、7、3使用Tonyplot来制备一轮廓图........................15

1、7、4产生交互式图例......................................16

1、8工艺参数的抽取...........................................18

1、8、1源漏结深.............................................18

1、8、2器件阈值电压.........................................19

1、8、3电导及偏压曲线......................................19

1、8、4一些薄层电阻........................................21

1、8、5沟道表面掺杂浓度....................................21

1、9器件模拟..................................................23

1、9、1器件模拟界面工艺....................................23

1、9、2建立器件模拟.......................................23

1、9、3执行器件模拟........................................24

1、9、4抽取器件参数........................................24

第二章电阻仿真及阻值抽取.....................................26

第三章扩散二极管仿真.........................................36

2、1硼扩散.....................................................36

2、2进行MESH的实验...........................................41

2、3绘制杂质掺杂轮廓曲线....................................42

2、4查瞧抽取结果..............................................43

第四章NMOS电学特性仿真......................................45

3、1NMOS例子加载.............................................45

3、2TONYPLOT操作..............................................46

3、3查瞧电访寅结果........................................50

第五章工艺流程的横断面观察....................................53

4、1初始化衬底................................................53

4、2氧化层屏蔽................................................53

4、3NWELL注入................................................54

4、4PWELL注入................................................54

4、5场氧化层生长..............................................55

4、6阱推进55

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。这就是唯---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

心工具就是以下两个仿真器：

•Athena,Silvaco的高级一维与二维工艺仿真器。

・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UTM0S应用及SmartSpice电路仿真。

本章将学习：

1.使用Athena进行一个简单LDDMOS器件仿真与相关参数的抽取（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与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,您会瞧到如下的窗口（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£沙区显示仿真器的输出。Athena仿真就是缺省启动的。您会瞧到,在这个

区中有一短的Athena文件头输此指出您可用的许可产品。之后跟随Athena提示符。

ATHENA>

3.在窗口上部就是软件控制菜单的集合。

4.在文本区及tty区之前就是仿真器控制按钮的集合。

下一步就是创建一个设计,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"选择项称为

'Examples、、、'如下显示：

DeckbuildV3.5.3Beta-(NONE),dir;/u/jdoe

Filev)viewrjEditrjFindrj(MainControlr'Commands

MainControl...

畲Optimizer.,.

(Examples...

Help...

AboutDeckbuildr

可移动鼠标至r.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。

Deckbuild:Examples

ReturntoindexSectionv)Sucionyx.：«江中匕

..................................................................................................................................................-।

Index

1M0S1:MOSApplicationExamples

2M0S2:AdvancedMOSApplicationExamples

3SOI:SOIApplicationExamples

4BJT:BipolarApplicationExamples

5EPROM:EPROMApplicationExamples

6LATCHUP:LATCH-UPApplicationExamples

7TFT:TFTApplicationExamples

8ESD:ESDApplicationExamples

9ISOLATION:ISOLATIONApplicationsExamples

10MESFET:MESFETApplicationExamples

11HBT:HBTApplicationExamples

12HEMT:HEMTApplicationExamples

13SIGEMOS:SiGeMOSApplicationExamples

14POWER:PowerDeviceApplicationExamples

15OPTOELECTRONICS:OptoelectronicsApplicationExamples

这个练习使用例子中的M0S1目录。如果您正在运行Deckbuild,您可以双击选择M0S1目录或从

Section'菜单中选择它。

例子就是M0S2,称为moslex02、in'、您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您的当前工作目录。

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：

next)line)stoprJcont)run)quit)Line:1

pasteJInit)pause)clearJrestart)kill)Stop:None

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,LDDM0S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,也就是输入设

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

就是'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

就是反色的显示。

这一阶段模拟将会连到栅氧化层步gateoxidationstep(line47)ogateoxidationstep

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="gateox"thicknessoxidemat、occno=lx、val=0、05

抽取命令就是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。

Note:不选择文本就是很重要的，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名，并在读它时产生错误信息。

为了运行Tonyplot,使用Deckbuild中的Tools）下拉菜单下的'Plot'项中的'Plot

Structure,。

这将导致Deckbuild启动Tonyplot,加载当前模拟的结构并绘制它。Deckbuild也将显示它正

在启动Tonyplot的情况，如信息为'Plotting、、、’显示在tty区的右下角。一旦Tonyplot

启动,它会显示一■>Welcome）窗口，可通过选择0K来确认,且模型结构会显示出来。

1.3.4使用Tonyplot进行绘图

Tonyplot显示一掺杂的剖面材料结构。尽管这只就是二维的工艺模拟，到目前为止结构

仍然就是完全平面的。Athena模型器以一维模式自动运行来节省CPU时间，并直到结构就是

非平面的。

Tonyplot绘图如下图：

1.3.5修正绘图的外观

为开始修正绘图的外观,需要选择'Plot'下的'Display':

Display窗口的显示:

JTonyplot:Display(CrossSection)

iPhosphorus

ActivePhos

Vacancies

Interstitials

Traps

Potential(proc)

Apply)Reset)Dismiss)Functions...J

这个窗口包含各项控制图的外观的选项。包括

・在滚动栏中有按名字排列的掺杂种类或所列的绘图功能。为绘制一个种类/功能，简单

地从列表中选择,'Phosphorus'族在最上面。

•格点就是否在图上显示、

・就是否在不同区域及材料之间的界面使用线与/或不同的颜色用于不同的区域

•图形在数据点与/或有连接的数据点就是否有符号显示、

当点击'Apply'按钮后，在显示窗中做的变化就反映在绘图中「Reset'按钮将对状态进行重

新设定控制。完成时可以使用'Dismiss'按钮来去除窗口。

1.3.6缩放及在图上进行平移

图上细小的区域可以通过缩放来进行检察。使用Tonyplot可选择一个矩形来进行。比

如下面的图形就放大显示了氧化层中的掺杂浓

度:

在缩放了图上的一个区域后，在窗口上的左上角显示一个ZO物box.八个方向箭头的任

何一个都可以平移图形。若要返回原来样子,选择钻石样的在方框中间的标志即可。

1.3.7打印图形

点击'Print'按钮送一个硬拷贝直接到您的缺省打印机。您的VWF系统管理器可以告诉您

在哪里打印。

1、4使用History功能

Deckbuild的history功能强有力,允许在交互模拟进行中改正进行中的变化而不必再次从

草图到模拟。这个工具允许输入设计向后移动，可通过前面的一个模拟命令行及'initializing，模

拟器回到那一点。

在完成模拟后，状态文件自动存到当前工作目录。有意义的模拟步骤就是一些器件的结构

或掺杂浓度，比如，注入，刻蚀等的仿真。无意义的步骤就是一些简单地询问模型器的信息，比

如写结构文件或抽取参数。history文件命名为'、history〃〃、str',此处〃〃就是一个序号，

并存贮为一个标准结构文件。在Athena执行时，您可能瞧到在ATHENA）命令行上的save命令,

如：

structout

只要自创建历史文件后命令行没有添加,Deckbuild将记住哪个文件与每一输入设计行配合。

再次初始化模拟器到前面模拟的'WellDrive'步，双击或三次点击diffusion行的

'WellDrive'、使其如下亮显：

ttN-wellimplantnotshown-

#welldrivestartshere

乜if而stime=50ternD=1OOOt.rate=4.000dryo2口ress=0.10hcl%=3

V

diffustime=220ternp=1200nitropress=1

甘

diffustime=90temp=1200t.rate=-4.444nitropress=1

etchoxideall

当这行文本亮显后,在左击Deckbuild控制面板下的'init'按钮。这将重置模拟行位置

为这一WellDrive扩散步的结束，允许您作一修改或变化下面及再模拟。改变WellDrive时

间从220到200,新的一行将如下：

diffustime=200temp=1200nitropress=l

'next'按钮应该可以使用来模拟新的工艺流程。继续这个练习，将再次继续仿真直到gate

oxidation阶段、

1s5明确存贮状态

'init'按钮允许直接移到设计中的前面某一行。要使用这个re-initialization特征,

必须保存一个标准结构文件在有兴趣的行上,或者作为一个historyfile或作为一个用户定

义标准结构文件保存,在模拟过程中可以使用下面的命令：

structout

（标准结构文件应使用'、str'作为文件扩展名。）

比如在一个扩散或MonteCarlo模拟步骤，推荐使用struct命令。当historyfiles在

模拟中保存时,允许自动再初始化后到一个特殊的步骤,它们就是瞬态的,且会失去或变的无

效。依赖于re-initialize使用的机构：

1.使用标准结构文件。

2.使用历史文件。

'init'按钮就是不相同的。初始化一保存的标准结构文件,保存结构文件名应该在文本编辑窗

中选定。比如,下面的图形显示文件'vtadjust、str'就就是在文本编辑窗中。

ttvtadjustimplant

implantborondose=9.5e11energy=10pearson

甘NowsaveanSSFfile,,,

structureoutfi1

next)line)stopv)cont)run)

paste)init)pause)clear)restart)

ATHENA》并

ATHENA>initinfi1e=vtadjust.str

ATHENA)

在此处选择'init'按钮将导致模拟器被再次初始化到文件被存的此点。而且,在输入文件中

的当前的执行点,将被设定到选定的文件点的后面。此行

initin

可以在tty区中瞧到，就是当init按钮选定后的执行命令。

使用历史文件的Re-initialization就是在Historysection中、

使用明确用户StandardStructurefile保存功能，我们可以调查Tonyplot的允许在同一工

艺流程中两个不同的点的比较。

1、6创建用于比较的两个结构文件

1.6.1存贮文件创建

在这部分中将使用Tonyplot创建两个结构文件用于比较。对于这个例子，调整注入工艺步

骤前后的Vt结构文件进行比较。我们将通过启动输入设计来开始。我们不必再次做设计的完

全模拟到gateoxidation工艺步（在一个更为现实的模型中，可能花更长的一段时间），所以

我们将在做修改之前，从histoiry到初始化到此点，就就是gateoxidation之前。选择下面

的文本并按'init'来再次初始化到牺牲的氧化层带处,如下所示：

ttsacrificial"cleaning"oxide

diffustime=20temp=1000dryo2press=1hcl^=3

甘_____

etch

#gateoxidegrownhere:-

diffustime=11temp=925dryo2press=1.00hcl%=3

next)line)stop^r)cont)run)

paste)Init)pause)clear)restart)

ATHENA>initinfile=Jhistory11.str

ATHENA>

现在我们处在修改输入设计的位置就是在此点之后。下面的两条语句指明在Vt调整来注入的

前后存贮两个StandardStructurefiles:

•structoutf=gateoxidexstr

•structoutf=vtimplantxstr

可以通过在正确的行上直接输入到文本编辑窗中：

ttgateoxidegrownhere:-

diffustime=11temp=925dryo2press=1.00hcl%=3

structoutf=gateoxide.str

#Extractadesignparameter........

extractname="gateox"thicknessoxidemat.occno=1x.val=0.49

件

ttvtadjustimplant

implantborondose=9.5e11energy=10pearson

structoutf=vtimplant.str

^iepopolythick=0.2divi=10

现在这次模拟可以继续直到在poly沉积前的这行。这样将模型两个附加的行,从而在牺牲的

氧化带之后启动。为了这样做，选择next按钮几次直到下面一行：

structoutf=vtimplantxstr

被执行。

在此处，两个StandardStructurefiles被存到您当前的工作目录，名字如下：

•gateoxide、str

•vtimplantsstr

1.6.2文件交叠

两个structurefiles存贮后，它们可以被加载到Tonyplot中并被交叠以进行比较。

Tonyplot允许达128图加载到一个进程。这些图中的任何一个均可轻易的交叠。若加载文

件到Tonyplot,从'File'中下拉菜单中选择LoadStructure、、、’项。这将创建一个可能

被加载的文件菜单：

如果一直跟着练习，两个文件(gateoxide、strandvtimplant,str)应该存在您的当前目录中，

且显示可能被加载进Tonyplot中文件中。显示在Tonyplot屏中的每一个图均可选择。如果

一个图被选定，将会被一个的白色框围绕，如下图所示：

图的选定及取消可通过点击鼠标的中间键来控制。在此阶段，您会试图选定及取消图,作为一

个简单的练习。现在交叠两个图：

・选定两个图。

•然后选择Tonyplot的'View'菜单下的'Makeoverlay'项、

TonyPlotV2.3.10

在此之后,第三个交叠的图会出现。

1、7运行MOS工艺程序的第二部分

在观察完栅氧化步骤后，就可以仿真到输入文件的最后一部分。工艺模拟的后半部分将花

费更多的CPU时间，在多晶硅刻蚀后结构变为非平面时。在工艺流程中Athena会自动的转换

到2・D模拟方式。这一次不再用'next，按钮,我们用stop功能来使模拟到兴趣点。

1.7.1StopAf功能

sa0定义了命令流中的一个位置，此处模拟器会停止。如果run按钮或cont按钮被选定,

模拟器将执行下去到stop点并等待。在Deckbuild文本编辑区，选定/亮显几个您想中断的行

的字符，在此处的输入行中aluminum选定了。

etchoxideleftp1.x=0.2

depositaluminthick=0.03divi=2

etch.x=0J8

ftExtractanotherdesignparameters...

#extractfinalS/DXj...

next)line)stoprjcont)run)

paste)init)pause)clear)restart)

ATHENArimplantborondose=9.5e11energy=10pearson-

ATHENA>structoutfi1e=.history14.str

ATHENA〉structoutfi1e=vtimplant.str

ATHENA>

ATHENA)

从模拟器面板中选择'stop'按钮会在这行设定一个停止。'stop:'行将在面板上显示也会

更新来表明相应的行号。一个停止点可通过'clear'按钮清除。

既然一个stop点已经设定了，选择'cont'按钮。当模拟器运行时您应查瞧一下Athena执

行的命令及产生的信息。

next)line)stopv)cont)run)quit)Line:1

paste)init)pause)clear)restart)kill)Stop:None

这将使得Deckbuild发送给Athena命令行来预设stop点，之后在此步骤前暂停模拟。按next

按钮几次以确保模拟器在定义了stop点后会直接包括金属刻蚀步骤。在poly亥U蚀点，结构

为非平面。注意模拟现在要做更多的工作，工艺显著地变慢。这里的命令对工艺工程师而言更

直接与直觉,下面的几行做一些解释：

depopolythick=0、2divi=10

这个命令定义了沉积多晶硅为0、2um厚，且在此厚度中包括10个格点层。

etchpolyleftpl、x=0、35

这个命令定义多晶硅在X方向上的位置,从这里被向左去除。这个命令还定义了晶体管

一半的长度,将反映右侧的轴来制备整个器件。

methodfermicompress

这个命令打开了基本物理模型，用于氧化及扩散步骤。所有下面的步骤会使用这些模

型。（这些模型对在任何情况下对Athena都就是缺省的，且仅在本例中用于解释。请

见Athena参考手册）

在next命令后，仿真到达所定义的点，并且Deckbuild窗瞧上去如下：

etchoxide1eftp1.x=0.2

depositaluminthick=0.03divi=2

fetchaluminrightp1.x=0.18

,Extractanotherdesignparameters...

甘extractfinalS/DXj...

next)line)stoprjcontjrun_____jquit।Line:82

paste)Init)pause)clear)restart)kill)Stop:81

ATHENA>structoutfile=.history24.str

ATHENA>etchaluminrightp1.x=0.18

ATHENA>structoutfi1e=.history25.str

ATHENA>

1.7.2使用Tonyplot用于2-D结构

从Deckbuild启动Tonyplot使用当前结构。同一维结构时一样，如取消任何一个选定的

文本,并且用Tools中的Plot项。一旦Tonyplot被激活,将缺省地显示2-D的工艺模拟材料

结构。

Tonyplot在二维结构中有观察杂质浓度的方法：

・杂质或溶剂的二维轮廓线。这就是在Tonyplot被激活时从一个二维结构中缺省产生

的。更详细的资料可参见contourplots、

•杂质或溶剂的一维的轮廓在结构中沿一条线。可见cutlineplots、

这个练习中，净掺杂图将首先被定义,之后在轮廓线上的一些轮廓线会被研究。

1.7.3使用Tonyplot来制备一轮廓图

要创建一轮廓图，从Tonyplot'Plot'下拉菜单中选择'Display'项。这个行为将激活2-D

显示控制弹出窗，如下所示：

rSJTonyPlotV2.3.10

FilerjViewrjPlot-Tools)PrintvjPropertiesriHelprj

----------------------T

Display-ATHENA

Annotation...DatafromdeckbFAAa22197

Labels...

Levelnames...

Setzoom...

Zoomout

Duplicate

在这个弹出窗中在按Apply前选择下列图标:

确定绘图范围。为缺省使能。

HHL以不同着色绘制材料,这就是缺省的。

I困显示净掺杂的轮廓。

[S绘制器件的结、

再次在图标上点击鼠标左键。在Define'菜单中选择Contours'菜单，如卜所不:

Selected...

Regions...

(Contours...

Vector?...

ijMhh...

这将激活轮廓控制弹出窗,如下所示:

如上图所示,轮廓将只显示硅材料区域（在材料列表上选择）且使用着色配置'Rainbow30’来画

轮廓。在轮廓定义完成后，按'Apply'。

1.7.4产生交互式图例

当显示了二维轮廓图，可以通过器件产生任何沿一条线的一维轮廓一个掺杂的数据。作为

一个例子，我们通过LDD掺杂的磷瞧一下水平掺杂轮廓。若如此做，可从Tonyplot中的Tools下

拉菜单中选择'Cutline，项。这将创建图例窗口，如下显示：

从弹出的窗口中选择垂直的选项，然后用鼠标画一垂直线到两维的轮廓图，如下所示:

TonyPlotV2.3.10

Tonyplot:Cutline

CREATE

V：Q；喀―

Shiftposition...

Dragmousetodefinestartandendofcutline£>SILVACOInternational1995

这会形成第二个绘图窗,来显示一维掺杂轮廓。在cutline控制弹出窗中,选

'Shiftposition、、、'按钮,之后点击水平箭头。这样就形成了cutline围绕轮廓图被移动到感兴趣的

精确位置。Cutline只会沿被选择的轮廓图移动。

00.10.2030.4

1、8工艺参数的抽取

LDDM0S晶体管的工艺模拟,在此阶段就完成了。在继续进行器件模拟之前，使用

Deckbuild的extract功能先’一些工艺参数抽取出来了。因为extract就是NNF的核心部分，

在参数优化及其它先进特征中均可找到。

器件参数的抽取包括在器件模拟的抽取部分。在继续进行参数抽取前，需要想一下模拟的

结构，本例中参数有以下几个：

1.source/drain结深

2.器件阈值电压

3.方块电阻

4.沟道表面的掺杂浓度

1.8.1源漏结深

本例中第一个抽取的参数就是源漏结深。为正确抽取结深,需要下列信息：

•指定名字给抽取参数。本例中为nxj'、

・要抽取的参数名字,本例中为结深，名字就是'xj'、

・包含结的材料。本例中，材料就是Silicono更复杂的模拟中，可能要创建不同材料的

土隹;幺吉本勾—,场I包才舌

・已经说明装们对硅材料的结有兴趣,我们，总之,必须说明我们对哪些堆层感兴趣。对于

此种结构，只有一个硅层,且指定层发生数就是可选的。、

・结深Xj会从源/漏区体内到区边的0变化。为抽取正确的结党值，必须使用在源/漏区

体内的一个点。本例中，使用在源/漏区内距0、1um远。可以上图瞧到，这个值会产

生源/漏区的结深。

・与堆材料的位置相似,在更复杂的结构中,在材料层中可能超过一个结。比如,在N衬底

上的一个P阱中的一个冰源/漏区，在通过源漏区处，有两个结。本结构中，仅有一个

结。指定结的数量或本例中发生的就是可选。

结深的抽取语句如下（在一行中）：

extractname二〃nxj〃xjsiliconmat、occno=lx、val=0x1junc、occno=l

当抽取执行这条语句时,它显示的计算结深值：

nxj=0s0987025umfromtopoffirstSiliconlayerX、val=0x1

这个信息也写入您当前工作目录的文件'results、final'中。在模拟完成后，您可以通过简

单的打印'results、final文件来回顾一下抽取值。

1.8.2器件阈值电压

在不严格的计算中，一维阈值电压可以轻易地从定义的结构中抽取。对于这个抽取语句,我们

需要说明：

・指定抽取参数名为'nldvt':N类型，一维阈值电压。

・参数名将被抽取。本例中阈值电压,参数为'Idvt'。

•器件类型，本例中为n-typetransistor、

・偏压Cvb'）被设定为ov、

•捕获电压，Qss,设定为leio、

・对于阈值电压，我们必须指定一个位于器件沟道内的点。这里，在模拟器件的右手边处

的一点被选定。（x=0、49）、

使用阈值电压的抽取语句就是：

extractname="nldvt“Idvtntypevb=0、0qss=lelOx、val=0、49

语句产生一个结果

nldvt=0、671481VX、val=0、49

也保存在'results、final'文件中、

1.8.3电导及偏压曲线

下一抽取例子就是电导及偏压曲线。本例更多地涉及了前面两项，它要示两条抽取语句:第一

条就是建立偏压条件,第二条就是抽取电导曲线。当启动抽取时,要求多条抽取语句,抽取系统

必须告诉您没有完成，而且更多的信息需要提供。可以通过一个start,continue与机构

取得：

extractstart、、、

extractcont、、、

extractcont、、、

extractdone、、、

按要求,•一些'extractcont'语句需要使用，本例中，为0。

多晶的电导就是在一维线上通过栅经电压从0到2V进行抽取。第一个抽取语句定义了多晶上

的偏压条件及抽取开始语句。我们必须在一行上选择多晶硅栅材料，（x=0、45）且使用偏压条

件从0到2V,阶进为0、2V:

extractstartmaterial=/zPolysiliconz，mat、occno=l\

bias=0、0bias、step=0、2bias^stop=2x、val=0、45

注意在行末使用连续字符,从而允许语句超过一行。

一旦偏压条件被指定，电导曲线可以被抽取。不象前面两个例子,只抽取一个单个的值，比如，

结深,这里我们抽取一条值的曲线。指定抽取一条曲线的语法就是

curve〈x-axis、y-axis)

这里的x-axis指定所加的偏压，而y-axis就是一维/rtype电导，指定为ldn、电导。然而

我们必须通过指定材料来限制所使用的电导，本例中为硅。在一通常结构中，可能超过一层的

硅,使得我们的目的更明确。我们可以规定我们对材料硅的第一发生事件有兴趣，且器件中硅

的第一区域使用'mat、occno=land'region,occno=l'、我们希望抽取的曲线的规格就是:

curve(bias,Idn、conductmaterial="Silicon"mat、occno=lregion、occno=l)

注意，因为在这个结构中仅有一个Silicon区,这可能被简化为

curve(bias,Idn、conductmaterial="Silicon")

在抽取一个值时，如Vt,抽取系统在tty区显示了值，并登记值到文件中'results、final',

但就是,在抽取一条曲线时,用户必须指定曲线在哪里保存,并使用'out'作为抽取语句的一

部分。对于电导曲线，抽取曲线保存在文件'extract、dat\最后的电导曲线抽取语句就是：

extractdonename="sheetcondvbias“curve(bias,Idn、conduct

material="Silicon"mat、occno=lregion、occno=l)outfile="extract、dat”

电导曲线通过选择'outfile'并激发Tonyplot来绘制。

r£jTonyPlotV2.44)

1.8.4一些薄层电阻

1、n++源/漏薄层电阻

n++source/drain的电阻抽取与结深的抽取语句相似：

•指定名字给抽取参数。在本例中，参数命名为'n++sheetrho'、

・要抽取的参数名字被指定。对于结深,我们用'xj',而薄片电阻用'sheet、res'、

・包括N++区的材料名字。此处就是Silicon、

・要清楚我们有正确的材料层,我们可以指定材料的发生数及区的发生数。因为只有一个

硅层在结构中,这不需在本例中给出这个信息。然后,结构多时要求这个信息。

•最后，我们必须告诉抽取系统n++区的位置,并给出位置点（这里我们取x=0、05）、

薄片电阻的抽取语句就是：

extractname="n++sheetrho“sheet、resmaterial=/，Siliconzzmat、occno=l

x、val=0、05region、occno=l

当抽取执行这条语句时,它将显示所计算的薄片电阻的值：

n++sheetrho=39、9388ohm/squareX、val=0、05

这个信息也写进您当前工作目录的文件'results、final）中。

2、LDD在间隔层下的薄片电阻

为抽取氧化层下薄片电阻,我们简单地移动兴趣点到间隔层下。可参考structuresimulated,

值0、3就是合理的。我们命名抽取电阻为、lddsheetrho':

extractname="lddsheetrho"sheet、resmaterial="Silicon“mat、occno=l

x、val=0、3region、occno=l

抽取值在执行后显示为：

Iddsheetrho=2771x32ohm/squareX、val=0、3

1.8.5沟道表面掺杂浓度

最后的抽取参数就是沟道的净掺杂表面杂质浓度。在本例中，我们指定结深、xj'作为抽取

目标，而薄处电阻指定为'sheet、res'、对于表面浓度，我们必须指定'surf、cone'作为抽取目

标，但它也必须增加杂质的名字：'impurity="NetDoping"、另外,在沟道内的一个点必须给定，

位置为'x、val=0、45'、净掺杂沟道表面浓度的全抽取语句就是：

extractname="chansurfcone'surf、coneimpurity=/，NetDoping”

material="Silicon“mat、occno=lx、val=0、45

抽取沟道表面浓度在执行后显示为：

chansurfconc=2、78719e+16atoms/cm3X、val=0、45

这也写进文件results、final'中。

1、9器件模拟

在练习中的这个阶段,LDDMOS晶体管的过程模拟已经完成了，现在可以移到器件模拟处。本

例中一个简单的Id/Vgs曲线,Vds为3、3V的晶体管进行模拟。在模拟完成后，抽取相关的器件

参数参，Beta及Theta。

1.9.1器件模拟界面工艺

按对称考虑，工艺模拟就是在器件的一半上。对于器件模拟整个器件需要简单的右侧结构的

反映,比如以栅为中心对称的轴。对称轴的探索就是极普通的使用方法，可减少相应的计算时间。

考虑这些,Athena提供了、structure，语句，用来构建所使用的整个结构。在这个例子中，结构必须

就是它的右手侧：

structuremirrorright

对于整个MOS器件，源，栅，漏及衬底电极可以使用电极语句定义，其中包括材料

Polysilicon与Aluminum:

electrodename=gatex二0、5y=0、1

electrodename=sourcex=0、1

electrodename=drainx=0、9

electrodename=substratebackside

本例中把输入文件保存为'moslex02_0、str'、如果您正在模拟结构，同时阅读练习，您应该模

拟，使用Tonyplot绘图显示应如下所示：

1-TonyPlotV2.4.01

File•ViewPlotTods•PrintProperties-Help、

ATHENA

DatafrommoslexOPO.str

最后自动界面语句就