Silvaco中文学习手册

§4 SILVACO-TCAD本章将向读者介绍如何使用SILVACO公司的TCAD工具ATHENA来进展工艺仿真以及ATLAS来进展器件仿真。假定读者已经生疏了硅器件及电路的制造工艺以及MOSFET和BJT的根本概念。ATHENANMOS工艺仿真概述本节介绍用ATHENA创立一个典型的MOSFET输入文件所需的根本操作。包括：创立一个好的仿真网格演示淀积操作演示几何刻蚀操作氧化、集中、退火以及离子注入构造操作保存和加载构造信息创立一个初始构造定义初始直角网格UNIX命令：deckbuild-an&deckbuildATHENA。在deckbuildFile名目下的EmptyDECKBUILD图 清空文本窗口在如下图的文本窗口中键入语句goAthena；图 以“goathena”开头构造中存在离子注入或者形成PN为了定义网格，选择MeshDefineμm×μm区域内创立非均匀网格为例介绍网格定义的方法。图 调用ATHENA网格定义菜单μm×μm创立非均匀网格在网格定义菜单中，Direction〔方向〕栏缺省为X；点击Location〔位置〕栏并输0；点击Spacing〔间隔〕栏并输入值；在Comment〔注释〕栏，键入“Non-UniformGridx”,如下图；点击insert图 定义网格参数图 点击Insert键后连续插入XX这样在XNMOS接下来，我们连续在Y轴上建立网格。在Direction栏中选择Y；点击Location0。然后，点击Spacing在网格定义窗口中点击insert键，将其次、第三和第四条Y分别为，和，如下图。图YView键,则会显示ViewGrid最终，点击菜单上的WRITE键从而在文本窗口中写入网格定义的信息。如图。图 对产生非均匀网格的行说明定义初始衬底参数由网格定义菜单确定的LINE语句只是为ATHENA仿真构造建立了一个直角网格系的根底。接下来需要对衬底区进展初始化。对仿真构造进展初始化的步骤如下：ATHENACommands菜单中选择MeshInitialize…选项。ATHENA将会弹出。在缺省状态下，<100>晶向的硅被选作材料；Boron杂质板上的BoronConcentrationExp选择指数的值为11014/c3〔也可以通过以Ohm·cm为单位的电阻系数来确定背景浓度〕Dimensionality2D。即表示在二维状况下进展仿真；Comment“InitialSiliconStructurewith<100>Orientation”，如图；WRITE图 通过网格初始化菜单定义初始的衬底参数ATHENA现在，我们可以运行ATHENA以获得初始的构造。点击DECKBUILD掌握栏里的run键。structoutfile=.是DECKBUILD自动产生的，便于调试文件等。使初始构造可视化的步骤如下：ToolsPlotPlotStructure…，如下图；在一个短暂的延迟之后，将会消灭TONYPLOT。它仅有尺寸和材料方面的信息。在TONYPLOTPlotDisplay…；消灭Display〔二维网格〕菜单项，如下图。在缺省状态下，Edges和Regions图象已选。把Mesh图象也选上，并点击Apply。将消灭初始的三角型网格，如下图。INIT语句创立了一个μm×μm1014原子数/cm3、掺杂均匀的<100>晶向的硅片。这个仿真构造已经可以进展任何工艺处理步骤了〔例如离子注入，集中，刻蚀等。图 绘制历史文件构造图Tonyplot：Display〔二维网格〕菜单栅极氧化

图 初始三角网格接下来，我们通过干氧氧化在硅外表生成栅极氧化层，条件是1个大气压，950°C，3%HCL,11ATHENACommandsProcessDiffuse…，ATHENADiffuseDiffuseTime〔minutes〕3011，Tempreture〔C〕1000改成95Constant温度默认选中〔见图；图 由集中菜单定义的栅极氧化参数图 栅极氧化构造Ambient栏中，选择DryO2项；分别检查GaspressureHCL栏。将HCL3%；在Comment“GateOxidation”并点击WRITE有关栅极氧化的数据信息将会被写入DECKBUILDDiffuse来实现栅极氧化；DECKBUILD掌握栏上的Cont键连续ATHENAToolsPlot和PlotStructure…，TONYPLOT图中可以看出，一个氧化层淀积在了硅外表上。提取栅极氧化层的厚度下面过DECKBUILD中的Extract程序来确定在氧化处理过程中生成的氧化层的厚度。Commands菜单点击Extract…，消灭ATHENAExtractExtractMaterialthickness；在Name一栏输入“Gateoxide”；对于Material一栏，点击Material…，并选择SiO~2；在Extractlocation这一栏，点击X，并输入值；WRITEExtract在这个Extract语句中，=1为说明层数的参数。由于这里只有一个二氧化