半导体工艺及器件模拟课件

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1、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。122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

2、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

3、的探索和对实验数据的累计的发展而发展的。34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。45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

4、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，56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67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）78半

5、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。89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

6、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。91010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1111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）

7、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Dif

8、fusion语句作为字头。1212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)Depos