SilvacoTCAD工艺仿真模块及工艺仿真流程PPT课件

1、Page 1 主要内容第一部分工艺仿真器介绍第二部分工艺仿真流程第三部分总结第1页/共32页Page 21 工艺仿真器介绍第一部分工艺仿真器介绍第二部分工艺仿真流程第三部分总结第2页/共32页1.1 工艺仿真模块Page 3工艺仿真软件 二维硅工艺仿真器蒙托卡诺注入仿真器硅化物模块的功能精英淀积和刻蚀仿真器蒙托卡诺沉积刻蚀仿真器先进的闪存材料工艺仿真器光电印刷仿真器DeckBuild 集成环境3SSuprem4ATHENA第3页/共32页1.1.1 ATHENA 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

2、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。Page 4第4页/共32页1.1.2 SSuprem4 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

3、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Page 5第5页/共32页1.1.3 MC 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 20

4、0eV-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Page 6第6页/共32页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Page 7第7页/共32页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

5、，半球状的，轨道式的，以及圆锥形源引起的淀积作用Page 8第8页/共32页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Page 9第9页/共32页1.2 可仿真的工艺 Bake CMP Deposition Development

6、 Diffusion EpitaxyPage 10 Etch Exposure Imageing Implantation Oxidation Silicidation第10页/共32页1.3 ATHENA输入和输出Page 11ATHENA第11页/共32页Page 122 工艺仿真流程第一部分第二部分工艺仿真器介绍第三部分总结工艺仿真流程第12页/共32页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 6 Tonyplot显示Page 13第13页/共32页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Page 14

7、XY0 x1x2s1s2y1y2s3s4line x location=x1 spacing=s1line x location=x2 spacing=s2line y location=y1 spacing=s3line y location=y2 spacing=s4网格间距会根据loc和Spac自动调整网格定义对仿真至关重要第14页/共32页2.1.2 网格定义的例子Page 15line x loc=0.0 spac=line x loc=1.0 spac=line y loc=0.0 spac=line y loc=2.0 spac=非均匀网格的例子：均匀网格的例子：第15页/共32

8、页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Page 16第16页/共32页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, , resitivity 初始化仿真：infile导入已有的结构仿真维度，, two.d 网格和结构，, scale, flip.y Page 17第17页/共32页2.2.2

9、初始化的例句Page 18init gaas c.selenium=1e15 orientation=100init phosphor resistivity=10 工艺仿真从结构中开始：GaAs衬底，含硒浓度为1015cm-3，晶向100：硅衬底，磷掺杂，电阻率为10.cmAlGaAs衬底，Al的组分为采用默认参数，二维初始化仿真：第18页/共32页2.2.3 初始化的例子 采用默认参数初始化Page 19go athenatonyplot quit第19页/共32页2.2.4 网格释放 命令Relax释放网格 参数： material, dir.x | dir.y surface,Page

10、 20go athenatonyplot第20页/共32页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Page 21第21页/共32页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diffuse Diffuse做氧化主要参数有：扩散步骤的参数，time,

11、temperature, 扩散氛围的参数，dryo2|weto2|nitrogen|inert, , pressure, , 模型参数，, 混杂参数，, reflowPage 22第22页/共32页2.3.2 Diffuse做氧化的例子Page 23diffuse time=30 temp=1000 f.o2=10diffuse time=30 temp=1200 dryo2氧化时间30分钟，1200度，干氧氧化时间30分钟，1000度，氧气流速10sccmgo athenaline x loc=0.0 spac=0.02line x loc=1.0 spac=0.10line y loc=0

12、.0 spac=0.02line y loc=2.0 spac=0.20init two.ddiffuse time=30 temp=1200 dryo2tonyplot quit干氧氧化的完整语法：第23页/共32页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:extractPage 24第24页/共32页2.4.1 自动生成提取语句Page 25第25页/共32页2.4.2 提取氧化层厚度的例子 在

13、菜单栏中自动生成抽取语句Page 26go athenadiffuse time=30 temp=1200 dryo2extract name=“Tox” thickness oxide mat.occno=1 x.val=0tonyplot EXTRACT init infile=AIa02224EXTRACT extract name=Tox thickness oxide mat.occno=1 x.val=0WARNING: specified cutline may give inaccurate values resulting from proximity to structur

14、e edge, (min=0, max=1)Tox=1378.95 angstroms (0.137895 um) X.val=0EXTRACT quit输出窗口显示的结果：第26页/共32页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, , mirror left|right|top |bottom 在仿真到一定步骤时可 适当保存结构Page 27go athenadiffuse time=30 temp=1200 dryo2structure extract name=Tox thickness oxide mat.occno=1tonyplot 第27页/共32页2.6 Tonyplot 显示 Tonyplot可以显示仿真得到的结构和数据 工具多（cutline,ruler,probe,movie） 使用灵活（set, 方便的Disp