Silvaco TCAD工艺仿真模块及工艺仿真流程

.,SilvacoTCAD工艺仿真模块及工艺仿真流程,.,2,主要内容,.,3,1工艺仿真器介绍,.,4,1.1工艺仿真模块,DeckBuild集成环境,4,SSuprem4,ATHENA,.,5,1.1.1ATHENA,分析和优化标准的和最新的隔离流程，包括LOCOS，SWAMI，以及深窄沟的隔离在器件制造的不同阶段分析先进的离子注入方法超浅结注入，高角度注入和为深阱构成的高能量注入支持多层次杂质扩散，以精确预测衬底与邻近材料表面的杂质行为考虑多重扩散影响，包括瞬态增强的扩散，氧化/硅化加强的扩散，瞬态激活作用，点缺陷和簇群构造以及材料界面的再结合，杂质分离，和传输通过MaskViews的掩模构造说明，工程师可以有效地分析在每个工艺步骤和最终器件结构上的掩模版图变动的影响。与光电平面印刷仿真器和精英淀积和刻蚀仿真器集成，可以在物理生产流程中进行实际的分析。,.,6,1.1.2SSuprem4,实验验证的Pearson和dual-Pearson注入模型非高斯深度相关的横向注入分布函数扩展的注入矩表，有能量，剂量，旋转和氧化物厚度变化用户定义的或蒙特卡洛提取的注入矩杂质扩散和点缺陷扩散完全复合氧化和硅化增强/延缓的扩散快速的热量减退和瞬态增强扩散(TED)由于导致点缺陷的注入和311空隙束而引起的TED影响以颗粒为基础的多晶硅扩散模式应力相关的粘性氧化模型分离硅和多晶硅的氧化率系数与掺杂浓度相关性经由MaskViews的淀积作用和刻蚀说明外延生长模拟,.,7,1.1.3MC蒙特卡洛注入仿真器,在所有主要的三维结晶方向的离子引导以物理为基础的损伤积累和无定形的影响在无定形区域的随机碰撞二维拓扑影响包括离子遮蔽和反射可以在200eV-2MeV的大范围内精确校准能量偏差减少模拟技术可以提升十倍的效率精确计算由损伤，表面氧化，光束宽度变化，注入角度，以及能量和不定形材料引起的分离通道影响,.,8,1.1.4硅化物模块的功能,适用于钛，钨和铂的硅化物在基片硅中硅化物增强扩散扩散和反作用的有限生长率在硅化物/金属以及硅化物/硅（多晶硅）界面的反作用和边界运动精确的材料消耗模型硅和多晶硅材料的独立比率,.,9,1.1.5精英淀积和刻蚀仿真器,以物理为基础的刻蚀和淀积模型带有各向异性性和各向同性刻蚀率的材质回流模型干法刻蚀模式的光束扩散微加载影响由单向的，双向的，半球状的，轨道式的，以及圆锥形源引起的淀积作用,.,10,1.1.6光刻仿真器,投射，接近，和接触系统模拟非平面的基础构造相位移位，二元以及局部传动的掩模g，h，i，DUV和宽线源散焦，任意光源形状，空间过滤以及局部相关性影响高数字的孔径模型四级照明模型照明系统失常模型考虑到衍射影响的曝光模型一流的开发模型后曝光烘培模式顶部和底部的抗反射镀膜支持使用Bossung曲线和ED目录结构的CD控制为印制的图像提供交互式光学接近校正,.,11,1.2可仿真的工艺,BakeCMPDepositionDevelopmentDiffusionEpitaxy,EtchExposureImageingImplantationOxidationSilicidation,.,12,1.3ATHENA输入和输出,.,13,2工艺仿真流程,.,14,2工艺仿真流程,1建立仿真网格2仿真初始化3工艺步骤4提取特性5结构操作6Tonyplot显示,.,15,2.1.1网格定义的命令及参数,定义某座标附近的网格线间距来建立仿真网格,linexlocation=x1spacing=s1linexlocation=x2spacing=s2lineylocation=y1spacing=s3lineylocation=y2spacing=s4,Note1：网格间距会根据loc和Spac自动调整,Note2：网格定义对仿真至关重要,.,16,2.1.2网格定义的例子,linexloc=0.0spac=0.1linexloc=1.0spac=0.1lineyloc=0.0spac=0.2lineyloc=2.0spac=0.2,linexloc=0.0spac=0.02linexloc=1.0spac=0.10lineyloc=0.0spac=0.02lineyloc=2.0spac=0.20,非均匀网格的例子：,均匀网格的例子：,.,17,2.1.3网格定义需要注意的地方,疏密适当（在物理量变化很快的地方适当密一些）不能超过上限（20000）仿真中很多问题其实是网格设置的问题，要注意查看报错的信息和网格定义相关的命令和参数还有：命令，relax；淀积和外延时的dy,ydy等参数,.,18,2.2.1初始化的命令及参数,命令initialize可定义衬底或初始化仿真衬底参数:material,orientation,c.impurities,resitivity初始化仿真：infile导入已有的结构仿真维度，one.d,two.d网格和结构，space.mult,scale,flip.y,.,19,2.2.2初始化的例句,initinfile=test.str,initgaasc.selenium=1e15orientation=100,initphosphorresistivity=10,initalgaasc.fraction=0.2,工艺仿真从结构test.str中开始：,GaAs衬底，含硒浓度为1015cm-3，晶向100：,硅衬底，磷掺杂，电阻率为10.cm,AlGaAs衬底，Al的组分为0.2,inittwo.d,采用默认参数，二维初始化仿真：,.,20,2.2.3初始化的例子,采用默认参数初始化,goathenalinexloc=0.0spac=0.02linexloc=1.0spac=0.10lineyloc=0.0spac=0.02lineyloc=2.0spac=0.20inittwo.dtonyplotquit,.,21,2.2.4网格释放,命令Relax释放网格参数：material,x.min,x.max,y.min,y.max,dir.x|dir.ysurface,dx.surf,goathenalinexloc=0.0spac=0.02linexloc=1.0spac=0.10lineyloc=0.0spac=0.02lineyloc=2.0spac=0.20Inittwo.drelaxx.max=0.5y.min=0.1dir.xtonyplot,.,22,2.3工艺步骤,对具体的工艺进行仿真这些工艺包括Bake，CMP，Deposition，Development，Diffusion，Epitaxy，Etch，Exposure，Imaging，Implantation，Oxidation，Silicidation本节课先简单介绍氧化（Oxidation）工艺,.,23,2.3.1氧化的命令及参数,得到氧化层的办法可以是扩散（diffuse）和淀积（deposit）,这节课稍微介绍一下diffuseDiffuse做氧化主要参数有：扩散步骤的参数，time,temperature,t.final,t.rate扩散氛围的参数，dryo2|weto2|nitrogen|inert,hcl.pc,pressure,f.o2|f.h2|f.h2o|f.n2|f.hcl,c.impurity模型参数，b.mod|p.mod|as.mod,ic.mod|vi.mod混杂参数，no.diff,reflow,.,24,2.3.2Diffuse做氧化的例子,diffusetime=30temp=1000f.o2=10,diffusetime=30temp=1200dryo2,氧化时间30分钟，1200度，干氧,氧化时间30分钟，1000度，氧气流速10sccm,.,25,2.4提取特性,Deckbuild有内建的抽取功能，在ATHENA中某一步工艺之后抽取：材料厚度，结深，表面浓度，浓度分布，方块电阻等特性由QUICKMOS和QUICKBIP可以得到一维时的器件特性，如阈值电压、一维结电容等等。命令:extract,.,26,2.4.1自动生成提取语句,.,27,2.4.2提取氧化层厚度的例子,在菜单栏中自动生成抽取语句,goathenalinexloc=0.0spac=0.02linexloc=1.0spac=0.10lineyloc=0.0spac=0.02lineyloc=2.0spac=0.20inittwo.ddiffusetime=30temp=1200dryo2extractname=“Tox”thicknessoxidemat.occno=1x.val=0tonyplot,.,28,2.5结构操作的命令及参数,命令structure可以保存和导入结构，对结构做镜像或翻转参数：infile,outfile,flip.y,mirrorleft|right|top|bottom在仿真到一定步骤时可适当保存结构,goathenalinexloc=0.0spac=0.02linexloc=1.0spac=0.10lineyloc=0.0spac=0.02lineyloc=2.0spac=0.20inittwo.ddiffusetime=30temp=1200dryo2structureoutfile=oxide.strextractname=Toxthicknessoxidemat.occno=1tonyplot,.,29,2.6Tonyp