工艺及器件仿真工具ISE.doc

工艺及器件仿真工具ISE-TCAD(Technology Computer Aided Design,TCAD)是瑞士ISE(Integrated systems engineerin)公司开发的DFM(Design For Manufactyring)软件，是一种建立在物理基础上的数值仿真工具，它既可以进行工艺流程的仿真、器件的描述，也可以进行器件仿真、电路性能仿真及电缺陷仿真等。TCAD软件包是由多个模块组成的，主要是工艺仿真工具DIOS、器件生成工具MDRAW、器件仿真工具DESSIS。这些模块都可以在GENESISe平台中打开和运行20。4.2.1 关于MDRAWMRDAW软件主要提供灵活的二维器件结构描述，包括结构的边界、掺杂及其优化等定义。它和ISE TCAD的其他软件组合在一起使用，采用统一的DF-ISE数据格式。由于MDRAW软件中已经集成了2D网络生成工具，所以不再需要其他软件进行2D网络编辑。MDRAW软件作为ISE TCAD环境中的一部分，它包括以下功能：u 边界编辑u 掺杂及其优化编辑u 脚本插件（Tcl语法）u 网络插件以上功能用来建立边界、掺杂、优化信息以及为之后的器件仿真建立起适当的网格。MDRAW软件包括两部分单独的内容，及边界编辑和掺杂及其优化编辑，两者使用同一个图形界面。4.2.2 关于DESSISDESSIS软件是支持一维、二维、三维半导体器件的多维、电热、混合模型的器件和电路仿真器。它能够仿真从深亚微米MOSFET到大功率双极型器件等多种半导体器件，同时支持多种高级物理模型和数学解析方法。另外，DESSIS软件还支持SiC和-族混合结构，异质结器件。DESSIS软件既可以仿真单独一个半导体器件的电学特性，也可以仿真几个器件合成一个电路的电学特性，终端电流A、电压V、电荷C可以通过物理器件方程组得到最终的结果，这些方程包括电流方程也有电导机制方程。一个半导体器件，比如一个晶体管，在DESSIS仿真器中，被形容成一个虚的器件，它的物理结构背离三成不均匀的网格和节点。因而，在DESSIS软件中，一个虚的器件就是一个真正的器件。每个虚的器件结构在ISE TCAD工具组中用两个文件来描述：网格文件包括整个器件每一区域的详细定义，即边界、材料类型、电接触位置等。网格文件还描述器件区域的网格和网格的连接关系。掺杂文件主要是器件属性的定义，包括掺杂分布、网格点的数据格式等。DESSIS软件有以下特性：u 具有丰富多样的半导体器件物理模型（漂移-扩散的、热力学的和水压的模型）u 支持不同的器件结构（一维、二维、三维和二维圆柱）u 具有多种非线性仿真解决办法u 支持混合模式仿真，其电热的网表可以有基于网络仿真的器件模型，也可以有基于SPICE仿真的电路模型。三种仿真类型为：单器件仿真、单器件和电路网表仿真、多器件和电路网表的仿真。4.2.3 设计流程典型的器件设计流程（GENESISe工艺流程平台）包括利用工艺仿真工具DIOS创建器件结构，然后使用器件生成工具MDRAW进行器件网格和掺杂的优化，最后使用器件仿真工具DESSIS进行器件特性仿真，如图4.1所示。本文以下的模拟仿真不使用工艺仿真，直接利用MDRAW创建器件结构，进行器