半导体工艺及器件模拟一ppt课件

.,1,半导体工艺及器件模拟,半导体工艺及器件模拟（仿真）概述1.什么是仿真？仿真（Simulation)和建模（modeling）是密不可分的。建模是用数学方式抽象地总结出客观事物发展的一般规律。仿真是在这个一般规律的基础上，对某事物在特定条件下的行为进行推演和预测。因此建模是仿真的基础，仿真是随着建模的发展而发展的。,1,.,2,2,半导体工艺和器件模拟,2.本课程主要研究内容：半导体工艺模拟在计算机辅助下，运用数学模型对具体工艺进行模拟的过程。半导体器件模拟通过工艺模拟得出的杂质分布结果,并施加一定的偏压，对所制造器件的电学性质进行分析和研究。课程重点：工艺流程描述语句，器件的工艺实现，器件几何结构及掺杂，电学特性仿真，器件的参数提取，IC电路仿真所用器件模型参数提取。,.,3,半导体工艺和器件模拟,3.半导体仿真器仿真实质上是通过仿真器来实现的。一般仿真器实质上等于输入接口+模型库+算法+输出接口,核心部分是模型库的建立，其中精度、处理速度需要通过算法来调节。一个半导体仿真器功能是否强大，就是看模型库是否强大。半导体工艺、半导体物理、部分集成电路理论不仅是学习这门功课所需要的前期基础知识，也同样是开发仿真软件中最需要的理论基础。所以仿真器是随着对半导体理论的探索和对实验数据的累计的发展而发展的。,3,.,4,半导体工艺和器件模拟,4.仿真在整个学科中所处的位置和作用位置：是基础理论知识和实际生产的链接点作用：一方面充分认识半导体物理、半导体器件物理等理论基础知识在半导体工业中的实际应用。加强理论教学的效果。仿真也可以部分取代了耗费成本的投片实验，可降低成本，缩短开发周期和提高成品率。即仿真可虚拟生产并指导实际生产。,4,.,5,半导体工艺和器件模拟,工艺仿真：可实现离子注入、氧化、刻蚀、光刻等工艺过程的模拟。可用于设计新工艺，改良旧工艺。器件仿真：可以实现电学特性仿真，电学参数提取。可用于设计新型器件，改良旧结构器件，验证器件的电学特性。如MOS晶体管，二极管，双极性晶体管等。或建立简约模型以用于电路仿真。,提取器件参数，5,.,6,半导体工艺和器件模拟,4.该课程需要哪些基础知识半导体物理学半导体器件物理MOS、BJT、Diode、功率器件等集成电路工艺技术简单的电路基础知识,6,.,7,半导体工艺和器件模拟,5.学到什么程度？掌握模拟仿真软件的使用，对半导体工艺、器件进行模拟和分析。具体包括：复习现有以硅为主的超大规模集成电路工艺技术。学习工艺仿真软件的使用方法（氧化、扩散、离子注入、淀积、刻蚀、光刻等工艺流程描述语句）,7,.,8,半导体工艺和器件模拟,2）熟悉并学会使用器件仿真软件:（1）学习如何用仿真语句编写器件的结构特征信息（2）学习如何使用Dessis器件仿真器进行电学特性仿真（3）利用工艺器件仿真软件Dios，培养和锻炼工艺流程设计，新器件的工艺流程设计和新器件开发等方面的技能。,8,.,9,半导体工艺和器件模拟,常用工艺和器件模拟软件：TsupremIV+Medici,SilVACO,ISE_TCAD（10.0版本）其中主要商用软件有两个：Silvaco,Sentaurus_TCAD(ISE_TCAD的升级版，是synopsys收购了ISE后整合的产品)该课程重点介绍软件使用方法，学习工艺和器件模拟流程，算法的研究不是重点。,9,.,10,10,半导体工艺和器件模拟,首先结合半导体器件制造的基本工艺，介绍ISE_TCAD平台工艺仿真指令：半导体工艺模块称为DIOS,首先需要编写一个文件，其扩展名必须为*_dio.cmd.例如：PN_dio.cmd下面结合半导体器件制备的主要工艺讲解文件中的指令用法。几乎所有器件制备工艺都是这些工艺步骤的反复应用。四个最基本的工艺步骤包括增层、光刻、掺杂、热处理,.,11,11,半导体工艺和器件模拟,1.衬底的准备：衬底的基本参数衬底（类型、掺杂浓度、晶向）Substrate(element=P,Concentration=5e15,orientation=100)Element不用P型N型，而用具体掺杂的杂质。2.增层：指在晶圆表面形成薄膜的加工工艺，主要包括：氧化：在DIOS中所有的高温工艺均用Diffusion来表示氧化的基本参数氧化（时间，温度，加入的气体）Diffusion(time=10min,temper=900deg,atmosphere=O2)其他的高温过程，例如Hcl,H2O,H2O2,N2,Epitaxy,prebake,mixture,均采用Diffusion语句作为字头。,.,12,12,半导体工艺和器件模拟,淀积：物理方法：蒸发（热蒸发，电子束蒸发），溅射。化学方法：化学气相沉积（CVD)描述淀积的基本语句：淀积（材料，厚度（或时间及沉积速率），类型）类型包括各行同性、各向异性、填充式,缺省指各向同性。Deposit（material=oxide,Thick=100nm)Deposit（material=ox,Thick=0.2um,Dtype=Fill,YFill=0.5),.,13,13,半导体工艺和器件模拟,3.光刻：通过一系列步骤，将晶园表面薄膜的特定部分去除。光刻后，晶圆表面会留下微结构图形。该步骤是四个工艺步骤中最重要的，它确定器件的关键尺寸。在DIOS中，光刻分两个步骤实现：1）涂胶，腐蚀光刻胶的步骤忽略。基本参数（材料，厚度，范围）Mask(material=resist,thick=1um,x(-4,-2,-1.5,4)除涂胶用Mask命令以外，还可做其他材料的掩膜.例如：Mask(material=Nitride,Thick=1um）Mask(material=Poly,Thick=1um),.,14,14,半导体工艺和器件模拟,2)刻蚀：主要参数（刻蚀材料，刻蚀厚度（刻蚀速率），各向同性和各向异性）根据需要，一般有三种刻蚀模式：（a）等厚度刻蚀法：Etching(material=ox,remove=0.01,over=20)over为过刻蚀率的定义，它主要是在硅片表面不平整时能保证将指定材料刻蚀完全，避免残留物对后续仿真的影响。缺省值为10%。,.,15,15,半导体工艺和器件模拟,(b)接触终止法刻蚀：去掉某一种材料，直到另外一种指定材料暴露到空气中才停止刻蚀。Etching(material=ox,stop=Sigas,over=5)（c)刻蚀速率控制法:可控制各向同性和各向异性速率。Etching(material=ox,remove=0.01,Rate(isotropic=,A0=,A1=,A2=,A3=)可通过调整A1,A2,A3,A0的值刻出任意形状，A0A3可正可负。在刻蚀侧墙的时候，可以通过调整Isotropic和A1的大小来调整侧墙保留保留厚度，比值越大，侧墙越薄，如果只定义isotropic则为各向同性，只定义A1表示垂直刻蚀。,.,16,16,半导体工艺和器件模拟,如果Etching（）括号中只有一种材料被指定，没有刻蚀速率，则这种材料所有与空气接触部分都被去掉了。例如：Etching(Material=Ox),所有暴露到空气中的SiO2都将去掉。如果材料和刻蚀速率都不写，而且只有一种材料与空气接触的话，这种材料会被腐蚀掉，如果只有光刻胶与大气接触，则光刻胶被去掉了。例如：Etching(),.,17,17,半导体工艺和器件模拟,4.掺杂主要包括两种1）热扩散在扩散过程中横向扩散约占纵向扩散的7585%，扩散主要包括杂质预沉积和再分布（推进氧化），推进工艺的温度高于预沉积的温度。硅的氧化需从表面开始消耗硅，表层的杂质怎样变化？由杂质导电类型确定。如果是N型掺杂，则发生所谓的堆积效应，当氧化硅的界面提升到表面的时候，N型杂质会向硅中分流，此效应增加了硅的新表层中的杂质数量。如果杂质为P型的硼，会发生相反的效应。硼原子更容易溶于氧化层。SiO2吸硼排磷,.,18,18,半导体工艺和器件模拟,在小尺寸器件的掺杂时，热扩散存在以下问题：横向扩散：每次遇到高温都会发生横向扩散，则器件设计时必须留出足够的距离。导致增加管芯面积超浅结低杂质掺杂控制困难高效率MOS管要求栅区的掺杂浓度小于1E15/cm3,扩散工艺不容易控制浓度。源漏区的浅结也很难控制。表面易污染易产生位错,.,19,19,半导体工艺模拟-DIOS,离子注入:离子注入是一个物理过程,克服了热扩散的许多缺点:无横向扩散可在室温下进行对杂质的位置和数量控制准确离子注入的掩膜不只采用SiO2,也可用光刻胶,Si3N4,金属Al等.,.,20,20,半导体工艺模拟-DIOS,离子注入缺点:离子注入产生晶格损伤需要激活掺入的杂质修复晶格损伤和电激活可通过加热来实现，称为退火.退火的温度要低于扩散的温度,防止横向扩散.退火通常在6001000C.离子注入产生表面沟道效应.晶圆主要晶轴对准离子束流入射方向时,离子可沿沟道深入,达到预计的10倍.这可通过晶圆方向扭转来控制,一般将晶圆的取向偏移37,.,21,21,半导体工艺模拟-DIOS,DIOS软件中没有预沉积命令，因此在DIOS软件中实现掺杂均采用离子注入命令。离子注入DIOS语句:Implantation(Element=As,Dose=5e14,Energy=50keV,tilt=0,Rotation=-90)剂量单位的缺省值为cm-2能量单位的缺省值是KeVTilt表示晶圆的倾角Rotation表示晶圆的旋转角,.,22,22,半导体工艺模拟-DIOS,当有tilt倾角时,一般采取多次注入模式:定义Numsplits参量来设置旋转的次数.每次旋转角度为360/Numsplits.每次注入的剂量为总剂量的1/Numsplits,每次注入的能量、倾角、离子成分不变。离子注入的下一步，一般要跟着退火命令。Diffusion(time=10min,temperature=1000C),.,23,23,半导体工艺模拟-DIOS,5.热处理离子注入后有一步重要的热处理。掺杂原子的注入所造成的晶格损伤会被热处理修复，称为退火。金属导线在晶圆上制成后，为确保良好的导电性，金属会在450C左右热处理，使其与晶圆表面紧密熔合。通过热处理，还可使晶圆表面的光刻胶溶剂蒸发掉，得到精确图形。,.,24,24,半导体工艺模拟-DIOS,一、DIOS软件介绍：DIOSisamultidimensionalprocesssimulatorforsemiconductordevices.Itsimulatescompletefabricationsequencesincludingetchinganddeposition,ionimplantation,anddiffusionandoxidationwithidenticalmodelsinonedimensionandtwodimensions.Someofitscapabilitiesareavailableinthreedimensions.,.,25,25,半导体工艺模拟-DIOS,Veryefficientnonlinearandlinearsolversallowforthesimulationofverycomplicatedstructureswhere10000to100，000gridpointscanbehandled.DIOShasbeenappliedtoawidevarietyoftechnologiessuchasVLSICMOS,powerdevices,andadvancedSOIprocessesinleadingsemiconductorcompanies.主流,.,26,26,半导体工艺模拟-DIOS,Ahighlevelofcontrolisachievedthroughtheinteractivevisualizationduringthesimulationofindividualprocesssteps.DIOScanalsobeusedwiththemultidimensionaldevicesimulatorDESSISandwithGENESISeincomputerexperimentsdesignedtorunandoptimizecompletesimulationflows.,.,27,27,半导体工艺模拟-DIOS,1.1.1StartingDIOSDIOScanberuninaninteractivemodeorwithacommandfileasinput.1.DIOSisusedinteractively.AwholeprocessflowcanbesimulatedbyEnteringcommandsline-by-line.Forinteractiveuse,DIOSisstartedbytypingthecommandDiosinacommandwindow:Dios,.,28,28,半导体工艺模拟-DIOS,2.CommandfileinputRatherthanenteringtheDIOScommandsline-by-line,therequiredsequenceofcommandscanbesavedtoafile.AcommandfilecanbewrittenentirelybytheuserTosavetimeandreducesyntaxerrors,itisrecommendedtoeithercopyandeditanexamplecommandfilefromtheExamplesLibrary.,.,29,29,半导体工艺模拟-DIOS,Ifacommandfilehasbeenprepared,DIOScanberunbyusingthecommand:DiosThecommandfilenamehastheextension_dio.cmd,.,30,30,半导体工艺模拟-DIOS,1.1.2ProtocolfileoutputAprotocolfilewiththeextension.logisautomaticallycreatedwheneverDIOSisrunfromacommand.WhenDIOSisrunfromacommandfile.cmd,theoutputfileisnamed.log,.,31,31,DIOS命令文件-二极管工艺流程,Title(pnexample)该命令总是出现在DIOS最开始，对仿真进行初始化，括号中是将图形窗口命名。Grid(X(-4,4)Y(-3,0),Nx=8)该命令紧跟Title命令，用来初始定义器件网格结构（称为用户定义网格），包括器件的横向和纵向范围。Nx定义网格x方向是由8个三角形构成。,.,32,32,DIOS命令文件-二极管工艺流程,Substrate(element=P,concentration=5e15,orientation=100)定义硅衬底的晶向和掺杂类型，杂质浓度Graphic(triangle=on,plot)仿真的可视化，显示三角形网格Replace(Control(Ngra=8)图形动态更新，每8个时间步长更新一次图形,.,33,33,DIOS命令文件-二极管工艺流程,deposit(material=Ox,thickness=0.3)淀积方法形成SiO2氧化层，厚度缺省值单位ummask(material=resist,thick=800nm,x(-4,-2,-0.5,4)涂光刻胶，厚度0.8um,并刻出窗口etching(material=Ox,stop=sigas,rate(aniso=100nm/min)刻蚀SiO2,速率100nm/min,.,34,34,DIOS命令文件-二极管工艺流程,Implant(Element=B,dose=2.e15,energy=80keV,tilt=0)形成p区etching(material=resist,rate(aniso=100)去光刻胶Diffusion(time=20min,temperature=1000atmosphere=N2)退火,.,35,35,DIOS命令文件-二极管工艺流程,comment(Fabricationofelectrode)每一步工艺之前，加注释，图形会以此为标题deposit(material=Al,thickness=0.2)形成电极mask(material=resist,thickness=800nm,x(-2,-0.5)刻蚀电极图形前，需要涂光刻胶etching(remove=0.2,material=Al,rate(aniso=100)刻铝etching(material=resist,rate(aniso=100)去光刻胶,.,36,36,DIOS命令文件-二极管工艺流程,1D(file=pside,Xsection(-1.0),species(Ptotal,Btotal,netactive),fac=-1,append=on)保存一维横截面的杂质浓度数据文件，将杂质浓度保存为深度的函数，species列出选择的变量，fac坐标尺度变换因子，appendon数据填加到存在的文件中。1D(file=nside,Xsection(2.0),species(Ptotal),fac=-1,append=on)另一个横截面数据,.,37,37,DIOS命令文件-二极管工艺流程,save(file=diode)将文件保存成diode_dio.grd.gz文件格式save(file=diode,type=MDRAW,synonyms(Al=metal)将文件保存成MDRAW识别的形式，synonyms，将Al看成是金属。该命令用来保存器件的最终结构，在save命令执行后，文件可以用DESSIS载入进行电学特性仿真。,.,38,38,DIOS命令文件-二极管工艺流程,contacts(contact1(name=anode,-2,-0.5)contact2(name=cathode,location=bottom)定义电极及其位置MinElementWidth=0.02,MaxElementWidth=0.1MinElementHeight=0.02,MaxElementHeight=0.1)用于接下来进行MDRAW处理定义网格的综合优化标准(缺省值）EndDIOS文档必须以此为结尾。,.,39,39,DIOS命令文件,强调沉积金属电极的步骤简化将deposit(material=Al,thickness=0.2)mask(material=resist,thickness=800nm,x(-2,-0.5)etching(remove=0.2,material=Al,rate(aniso=100)etching(material=resist,rate(aniso=100)可用一个步骤代替：mask(material=Al,thickness=0.2,x(-2,-0.5),.,40,40,DIOS命令文件,2.save(file=diode,type=MDRAW,synonyms(Al=metal)生成两个文件diode_mdr.bnddiode_mdr.cmd前一个文件：有关区域边界描述后一个文件：包含MDRAW可识别命令参数作为MDRAW的输入文件。Synonyms(Al=metal),synonyms同义词，将Al看成是金属，计算时，在这个区域不加网格，该区域不再有材料属性，成为边界。,.,41,41,DIOS命令文件,4.查看DIOS输出文件.log文件名指DIOS文件的主文件名模拟过程均在此文件中，可以查看。,.,42,42,DIOS命令文件,5.Linux系统下拷贝文件操作插入优盘或移动硬盘进入root根目录,用户名：root,密码：mylove查看磁盘分区：fdiskl会显示硬盘和移动盘的分区情况建usb目录：mkdirP/mnt/usb挂载：mount-tvfat/dev/sda(sdb)/mnt/usb二、Ligament操作流程,.,43,43,DIOS-Ligament操作命令,GENESISe点OK点Project点new选择Newproject保存saveas,起个名字：例如/home/ise/1,点OK右键点击Notool图标，点Add从Tool中选择dios双击，弹出对话框，一定要选中useLigament,点ok,再点ok右键点击Dios图标，选择EditinputLigamentFlow选择最上面第二列“Edit”,点AddProcessHeader.其作用就是首先生成一个模拟文件的框架。你会发现左面窗口多了3项：,.,44,44,DIOS-Ligament操作命令,.,45,45,DIOS-Ligament操作命令,第1项：environment:对模拟系统进行环境描述。鼠标点environment,弹出以下界面：,.,46,46,DIOS-Ligament操作命令,必须要修改的是其中的3项Title:起个名字。simulator：要用的工艺模拟工具名称，ligment就是个界面化的输入文件编辑器，针对不同的工具要选择不同的模式，现在选择dios，点击ok.region：是模拟的一个范围，在2D模拟中就是一个线段，该线段就是对你要模拟的部分的切口。比如选择0080,.,47,47,DIOS-Ligament操作命令,第2项:衬底特性设置,.,48,48,DIOS-Ligament操作命令,从图中特性输入框中可看出，衬底的特性包括：衬底的晶向，掺杂类型，掺杂浓度和电阻率，可根据实际情况填写，例如，dopant从菜单中选择硼，浓度5e14，晶向100。第3项:comment，该部分就是对所模拟项目的一个说明。把这三项填写完之后就开始具体工艺流程，方法是从Ligment右下角的process栏中拽取相应的图标到左面的流程表中。,.,49,49,DIOS-Ligament操作命令,以PN结二极管工艺流程为例：1.DepositSiO2,从ligment右下角的process栏中拽取deposit到流程中.2.Pattern2d,不用MASK3.EtchSiO24.Implant5.Etchresist6.Anneal,不用diffusion7.DepositAl8.Pattern2d光刻胶掩膜版,.,50,50,9.EtchAl10.Etchresist11.Insert:1D(file=nnode_implant,spec(netactive,Btotal),Xsection=4,append=on)12.Insert:1D(file=nnode_implant,spec(netactive,Ptotal),Xsection=7,append=on)13.Insert:Save(file=nnode,type=mdraw,synoyms(Al=metal)Contact(contact1(name=anode,3,5)contact2(name=cathode,location=bottom),DIOS-Ligament操作命令,.,51,51,DIOS-Ligament操作命令,最终工艺流程,.,52,52,DIOS-Ligament操作命令,Environment,.,53,53,DIOS-Ligament操作命令,Substrate,.,54,54,DIOS-Ligament操作命令,Comment,.,55,55,DIOS-Ligament操作命令,Deposit,.,56,56,DIOS-Ligament操作命令,Pattern2d,Segments单位不要忘了，输入单位，用鼠标右键,.,57,57,DIOS-Ligament操作命令,EtchSiO2,.,58,58,DIOS-Ligament操作命令,Implant,.,59,59,DIOS-Ligament操作命令,Etchresist,.,60,60,DIOS-Ligament操作命令,Anneal,.,61,61,DIOS-Ligament操作命令,DepositAl,.,62,62,DIOS-Ligament操作命令,Pattern2d,.,63,63,DIOS-Ligament操作命令,EtchAl,.,64,64,DIOS-Ligament操作命令,Etchresist,.,65,65,DIOS-Ligament操作命令,Insert:在dios名下输入：1D(file=nnode_implant1,spec(netactive,Btotal),Xsection=4,append=on)Insert:1D(file=nnode_implant2,spec(netactive,Ptotal),Xsection=7,append=on),.,66,66,DIOS-Ligament操作命令,Insert:Save(file=nnode,type=mdraw,synonyms(Al=metal)Contact(contact1(name=anode,3,5)Contact2(name=cathode,location=bottom)）),.,67,67,DIOS-Ligament操作命令,编辑完LigamentFlow后，保存，关闭。运行,.,68,68,半导体器件结构编辑-MDRAW,启动MDRAW：在$提示符下输入mdraw,Messagebox,首选项区,.,69,69,半导体器件结构编辑-MDRAW,ToolZone,首选项区,环境区,点击dopping后,.,70,70,半导体器件结构编辑-MDRAW,绘制器件的流程举例：突变结二极管总体看来（对任何器件），分四步：绘制器件几何结构填加电极掺入杂质加网格,.,71,71,半导体器件结构编辑-MDRAW,1.绘制器件结构,点击首选区的“Exactcordination”,再点工具区的”AddRectangle”,用鼠标在会图区画一个框，将弹出精确坐标对话框,.,72,72,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,73,73,半导体器件结构编辑-MDRAW,填入数据x(-5,5),y(-3,3),.,74,74,半导体器件结构编辑-MDRAW,菜单栏中的“material”点击开后，不同材料以不同的颜色显示，还可人为添加”菜单中没有的“新材料”,.,75,75,半导体器件结构编辑-MDRAW,2.加电极,点击”contact区“的”AddContact”以及”ToolZone”的”Set/unsetContact”给电极起名字，例如分别叫“anode”和”cathode”用鼠标分别点击左右边界，颜色变红即选上。,.,76,76,半导体器件结构编辑-MDRAW,3.掺入杂质,.,77,77,半导体器件结构编辑-MDRAW,P,N,掺入杂质后，形成P区和N区,.,78,78,半导体器件结构编辑-MDRAW,4.添加细化网格,.,79,79,半导体器件结构编辑-MDRAW,MeshbuildMesh后，显示如下图形,.,80,80,半导体器件结构编辑-MDRAW,保存File:Saveall，将文件取名为PN_mdr.bnd,.,81,81,半导体器件结构编辑-MDRAW,保存后自动生成两个文件：PN_mdr.grd,PN_mdr.dat器件结构绘制结束后，点击菜单栏的View下的“Listofprofiles”“ListofRefinements”等可以看到绘制时的数据信息。,.,82,82,半导体器件结构编辑-MDRAW,练习：导入已存在器件结构FileOpen.TheOpendialogboxisdisplayed.找到相应的文件（以_mdr.bnd为扩展名的文件）练习：将前面生成的工艺文件用MDRAW打开。,.,83,83,半导体器件结构编辑-MDRAW,器件编辑练习：加“点”Toaddpointstothedevice:1.FromtheToolsarea,clickAddPoint.2.Clicktheplacewherethepointistobeadded.Thenewpointisinsertedontheclosestedge.,.,84,84,半导体器件结构编辑-MDRAW,加点,.,85,85,半导体器件结构编辑-MDRAW,移动点Tomoveasinglepoint:1.FromtheToolsarea,clickMovePoint.2.Dragthepointeruntilitreachesitsfinallocation.(Ashortcutistopressandholdthemiddlemousebutton,andmovethepoint.),.,86,86,半导体器件结构编辑-MDRAW,移动点,.,87,87,半导体器件结构编辑-MDRAW,删除器件的一部分TheDeletetoolintheToolsareaallowsuserstodeleteregions,interfaces,points,orgroupsofpointsdependingontheselectedentityonthescreen.Todeleteregions:1.FromtheToolsarea,clickDelete.2.Clicktheregiontobedeleted.Todeleteinterfaces:1.FromtheToolsarea,clickDelete.2.Clicktheinterfacetobedeleted.,.,88,88,半导体器件结构编辑-MDRAW,NOTETheinterfaceisdeletedonlyifitisinterfacingtworegionsofthesamematerial.Todeleteasinglepoint:1.FromtheToolsarea,clickDelete.2.Clickthepointtobedeleted.Todeleteagroupofpoints:1.FromtheToolsarea,clickDelete.2.Dragthepointersothataframeenclosesthepointstobedeleted.,.,89,89,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,90,90,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,91,91,半导体器件结构编辑-MDRAW,改变电极名或者区域名Tochangethenameofacontactorregion:1.FromtheToolsarea,clickInformation.2.Clickthecontactorregiontoberenamed.Adialogboxisdisplayed.3.Enterthenewname.4.ClickOK.,.,92,92,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,93,93,半导体器件结构编辑-MDRAW,Toaddanewcontact:1.UnderContacts,clickAddContact.2.Enterthenameofthenewcontact.3.ClickOK.Todeleteacontact:1.UnderContacts,clickDeleteContact.2.Selectacontactnamefromthelist.3.ClickOK.,.,94,94,半导体器件结构编辑-MDRAW,定义新层Therearethreewaystoaddnewlayers:1）addalayeraroundthedevice2）cutalayerbysplittingitintotwonewlayers3）defineaholeorarectangularlayerinanexistinglayer.,.,95,95,半导体器件结构编辑-MDRAW,加一个新层Toaddacomplexlayeraroundthedevice:1.FromtheMaterialsmenu,selectamaterial.2.FromtheToolsarea,clickMultiline.3.Clickthepointwherethenewlayeristobeginorclickanyplaceoutsidethedevice.4.Continueclickingoutsidethedevicetodefinetheremainderofthepoints.5.Right-clicktocompletethemultiline.,.,96,96,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,97,97,半导体器件结构编辑-MDRAW,Toaddasimple(rectangular)layeraroundthedevice:1.FromtheMaterialsmenu,selectamaterial.2.FromtheToolsarea,clickAddRectangle.3.Dragthepointeruntilonecorner(ormore)oftherectangletouchesapointinthedevice.,.,98,98,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,99,99,半导体器件结构编辑-MDRAW,在已有器件内部定义一个孔或者一个矩形Todefineaholeinadevice:1.FromtheToolsarea,clickAddRectangle.2.Dragthepointerinsidealayer,drawingarectangletotherequiredspecification.Arectangularlayerisdrawninsidethedevice.3.FromtheToolsarea,clickDelete.4.Clicktherectangularlayer.Therectangularlayerisdeletedandaholeiscreated.,.,100,100,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,101,101,半导体器件结构编辑-MDRAW,Todefinearectangularlayerinadevice:1.FromtheMaterialsmenu,selectamaterial.2.FromtheToolsarea,clickAddRectangle.3.Dragthepointerinsidealayer,drawingarectangletotherequiredspecification.Arectangularlayerisdrawninthedevice.,.,102,102,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,103,103,半导体器件结构编辑-MDRAW,合并器件（boundary环境下）Tomergethetwoparts:1.Loadthefirstpartofthedevice.2.FileIncludeFile.3.Loadthesecondpartofthedevice，然后再绘图区点一下，第二个器件就出现了。4.Selectthesecondpartofthedevice.5.Draganypointofthesecondpart(nowselected)toapointonthefirstpart.,.,104,104,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,105,105,半导体器件结构编辑-MDRAW,提取一个子器件（boundary环境下）1.FromtheToolsarea,click2DCut.2.Dragthepointersothataframeenclosesthesubdevice.TheSaveAsdialogboxisdisplayed.3.Savethesubdevicesunderachosenfilename.4.Fromthedirectorylist,selectthedirectorywherethesubdeviceistobesaved.5.Specifythefileformatforthesubdevice.6.ClickOK.TheextractedsubdeviceissavedintheDFISEboundaryformat.,.,106,106,半导体器件结构编辑-MDRAW,修改掺杂曲线信息(doping环境下）EditingprofilesandrefinementobjectsToeditanyobjectdefinedinthedopingandrefinementeditor:1.FromtheToolsarea,clickInformation.2.Clicktheobjecttobeedited.Alternatively:1.FromtheToolsarea,clickSelection.2.Double-clicktheobjecttobeedited.,.,107,107,半导体器件结构编辑-MDRAW,Deletingprofilesandrefinementobjects(doping环境下）Todeleteanyobjectdefinedinthedopingandrefinementeditor:1.FromtheToolsarea,clickDelete.2.Clicktheobjectstobedeleted.,.,108,半导体器件结构编辑-MDRAW,画矩形，定义衬底信息,.,109,半导体器件结构编辑-MDRAW,定义P区信息,.,110,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,111,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,112,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,113,半导体器件结构编辑-MDRAW,定义电极，需要加“点”,.,114,半导体器件结构编辑-MDRAW,定义网格，分层次定义，首先定义衬底,.,115,半导体器件结构编辑-MDRAW,定义P型区网格,.,116,半导体器件结构编辑-MDRAW,P型区网格定义后的图形,.,117,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,118,半导体器件结构编辑-MDRAW,利用mdraw工具打开dios工艺模拟所生成的器件结构1）首先要知道dios工艺所生成的器件结构的文件名2）利用mdraw打开该文件3）构建网格（doping环境下）4）保存,.,119,半导体器件结构编辑3Ddevise,$deviseFilenewDrawAutoRegionNamingExactcoordinatesCreate3DregionCubiod,用鼠标在桌上画一个立方体,将显示一个对话框,输入000,111,创建一个长方体(P区),.,120,半导体器件结构编辑-MDRAW,再输入另外一组数据010,121,形成N区,.,121,半导体器件结构编辑-MDRAW,确定电极所在面如果被遮挡，需要旋转,然后Contactcontactsets,anode,.,122,半导体器件结构编辑-MDRAW,.,123,半导体器件结构编辑-MDRAW,Cathode,.,124,半导体器件结构编辑-MDRAW,设置电极后,.,125,半导体器件结构编辑-MDRAW,P区掺杂Deviceconsatntprofileplacements数据填完后，点“Addplacement”,.,126,半导体器件结构编辑-MDRAW,N区掺杂,.,127,半导体器件结构编辑-MDRAW,MeshRefinementplacement填入数据后,Buildmesh弹出对话框Savegridtofile起个名字，Buildmesh,.,128,128,BJT工艺流程-Dios,Title(BJTexample)对仿真初始化，为图形窗口命名为“BJTexample”；Grid(X(0,10)Y(-3,0),Nx=20)建立初始网格（用户网格）及定义器件区域；Replace(control(maxtrl=8,RefineGradient=-7，RefineMaximum=0，RefineJunction=-7RefineBoundary=-7)对网格进行调整，指定网格的调整标准：maxtrl=8表示三角形的最大优化级别为8RefineGradient=-7表示最大的掺杂梯度优化级别为-7RefineMaxim=0表示掺杂浓度最大处取消优化RefineJunction=-7表示结处三角形网格优化级别为-7RefineBoundary=-7表示网格边界的最大优化级别为-7,.,129,129,BJT工艺流程-Dios,关于网格的细化Replace(Control(MaxTrl=8,RefineBoundary=-7,RefineGradient=-7,RefineMaximum=0,RefineJunction=-7)MaxTrl表示三角形最大的优化级别RefineBoundary参量对不同材料的边界进行网格优化，该参量主要用在氧化步骤之前，以及光刻步骤之后;RefineGradient参量对浓度梯度较大的区域进行网格优化；RefineJunction参量对PN结边界区域进行网格优化。上述网格参量的绝对值越大，则网格划分越细。每一级别是低一级别网格边长的1/2。,.,130,130,BJT工艺流程-Dios,Levelofrefinement:1234567Trianglesidelengthm:50.0250.01250.006250.003125上述是假定初级网格（用户定义的网格）的三角形边长为0.2um，对于本节的初级网格为0.5um,.,131,131,BJT工艺流程,Substrate(element=As,concentration=1e15,orientation=111)定义硅衬底的晶向是，掺杂浓度为1e15,杂质为砷Graphic(triangle=on,plot)开始显示和控制图形输出，triangle=on表示显示三角形网格；Replace(Control(Ngra=10)图形模式下，每十个时间步长更新一次图形；diffusion(atmosphere=epitaxy,time=2min,temperature=1050,growthRate=2.5um/min,concentration=5e15,el