实验二单项工艺

图一定义网格实验二氧化TCAD工艺模拟实验图一定义网格一、实验调查查阅半导体制造工艺步骤氧化掌握下列内容；1、半导体制造工艺中氧化膜的原子结构、用途；2、生长氧化层与淀积氧化层的区别；3、十法氧化与湿法氧化的区别；4、解释Si/SiO2界面电荷现象及其影响；5、解释氧化工艺中掺氯的优点；6、影响氧化物生长的因素；二、实验目的熟悉SilvacoTCAD的仿真模拟环境；掌握氧化工艺的关键影响参数，以及如何在TCAD环境下进行氧化工艺模拟；掌握TCAD优化功能的使用；掌握使用Tonyplot观察仿真仿真结果；掌握使用提取功能提取氧化物的厚度；三、实验要求1、实验前必须仔细调查实验调查的内容2、掌握实验指导内容；3、熟悉氧化的基本原理，和关键工艺参数；4、记录Tonyplot的仿真结果，并进行相关分析，完成实验任务；5、理解程序，独立编写程序，掌握基本的TCAD使用；四、实验指导1、在DeckBuild下运行ATHENA鼠标右键桌面一新建终端（左键点击OpenTerminal）一输入“deckbuild-an&”命令一回车deckbuild命令-an命令选项&后台执行2、创建一个0.6um*0.8um矩形模拟区域及一个非均匀网格a、定义网格：在工具栏右键点击Commands—＞选MeshDefine...b、Direction:X（默认项）。Location（默认为0.00）、Spacing（默认为0.10）c、单击Location，输入0（回车）d、单击Spacing，输入0.1（回车）e、单击Comment输入Non-UniformGrid（0.6um*0.8um）f、单击Insertg、采用同样的方法设置x=0.2时spacing=0.01；x=0.6时spacing=0.01。h、X轴的声明将在X=0.2um到0.6um的区域定义一个非常精细的网格。这个区域后面会作为NMOS器件有源区i、创建Y轴方向上的网格：在Direction一栏单击选择Yj、左键单击Location，输入0；单击Spacing，输入0.008k、单击Insertl、采用同样的方法设置y=0.2时spacing=0.01；y=0.5时spacing=0.05；y=0.8时spacing=0.15;

3、定义初始硅衬底得到均匀掺杂硼浓度为1X1014atom/cm3、(100)方向的硅衬底打开ATHENAMeshInitialize菜单：右键点击Commands一MeshInitialize。输入下面选项Material：siliconOrientation：100Impurity：BoronConcentration：1.0x1014atom/cm3Dimensionality：2DComment：InitialSiliconStructurewith<100>Orientation图图二定义衬底材料4、氧化。目的：在950°C、3%HCL、1个大气压条件下采用干氧法生成一层栅氧层，厚度为10n,最大误差为1%。图图二定义衬底材料a、选择“Commands一Process一Diffuse”打开ATHENADiffuse菜单，时间Times输入11,温度Temperature输入950，温度默认选择恒定温度Constant（注意：输入数字后均需按回车键。）b、环境Ambient选择DryO2,c、气压Gaspressure选择1倍大气压，HCL浓度选择3%图三氧化仿真界面d、在注释Comment栏，输入GateOxidation接着点击WRITE按钮5、提取栅氧层厚度a、在deckbuild菜单栏右键选择Commands一选中Extract…b、提取Extract选择默认的材料厚度Materialthicknessc、名字Name输入Gateoxided、材料Material选择SiO~2

e、提取的区域Extractlocation选中X，输入值0・3f、点击WRITE按钮，输入提取语句图三氧化仿真界面图四提取氧化物厚度界面6、优化栅氧层厚度得到生成100埃的栅氧的条件a、先后单击“MainControl一Optimizer”即进入DECKBUILDOptimizer界面b、将MaximumError（%）改为1（回车）c、将Optimizer界面的模式Mode改为Parametersd、高亮选中Gateoxide生成的条件，在Optimizer界面选择Edit一Add（弹出参数选择对话框）e、选择参数Temp,press作为优化条件点击Applyf、将Optimizer界面的模式Mode由Parameters改为Targetsg、高亮选中目标Extact语句（目标）h、在Optimizer界面选择Edit一Add匚输入目标值100埃j、将Optimizer界面的模式Mode由Targets改为Graphick、在Optimizer界面点击Optimize（优化得到Gateoxid=100.209angstroms（0.0100209um）X.val=0.3生成条件：温度925.727°C,压强为0.982979个大气压）l、将Optimizer界面的模式改为Parameters,选着Edit一CopytoDeck（将优化后的参数条件复制到Deckbuild的程序中）图五优化误差设定界面

图五优化误差设定界面图六优化参数设定图七优化目标设定图八优化计算窗口

7、观察材料图形¥TonyPkrtFileViewer)Plotv)Toolsvj)Printv)Properti%Helpv)ATHENADatafrom.historyOO.str0.3Microns©SILVACOInternational2009图九氧化后的材料图形五、实验仿真程序goathenaNon_UniformGrid(0.6um*0.8um)linexloc=0.spac=0.10linexloc=0.2spac=0.01linexloc=0.6spac=0.01#lineyloc=0.00spac=0.008lineyloc=0.2spac=0.01lineyloc=0.5spac=0.05lineyloc=0.8spac=0.15InitialSiliconStructurewith<100>Orientationinitsiliconc.boron=1.0e14orientation=100two.dGateOxidationdiffustime=11temp=925.727dryo2press=0.982979hcl.pc=3#extractname="Gateoxide"thicknessmaterial="SiO〜2"mat.occno=1x.val=0.3

六、实验任务根据实验指导4和仿真程序5完成如下仿真任务1、修改修改氧化的时间，其他参数不变，重新仿真完成下表:7、观察材料图形¥TonyPkrtFileViewer)Plotv)Toolsvj)Printv)Properti%Helpv)ATHENADatafrom.historyOO.str0.3Microns©SILVACOInternational2009氧化时间氧化物材料厚度材料图形135152、氧化的时间固定为11分钟，温度固定为950度，修改气压，从新仿真完成下表:气压氧化物材料厚度