集成电路工艺基础_实验指导书

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1、实验指导书教学单位：电子信息学院课程名称：集成电路工艺基础面向专业：电子科学与技术电子科技大学中山学院2013年9月13实验指导书实验名称：实验一使用ATHENA软件仿真MOS管工艺学时安排：4学时实验类别：综合性实验要求：必做￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣一、实验目的和任务随着IT产业的迅猛发展，微电子集成电路在通讯、计算机及其他消费类电子产品中的重要地位日益突出，而IC的生产和设计技术水平是决定IC芯片性能的两大要素。本实验是IC生产中工艺设计的利用计

2、算机辅助仿真的环节，是基于微电子技术应用背景和《集成电路工艺基础》课程设置及其特点而设置的。其目的在于：通过本实验使学生能基本掌握IC工艺的通用流程，熟悉各单项工艺的基础知识；学习并掌握国际流行的工艺仿真软件ATHENA的使用方法，加深对课程知识的认识。二、实验原理介绍ATHENA是Silvaco公司开发的一种很优秀的半导体工艺模拟软件，最大的特点是可用于任何个人计算机(PC机)。Silvaco拥有包括芯片厂、晶圆厂、IC设计企业、IC材料业者、ASIC业者、大学和研究中心等在内的庞大的国内外用户

3、群。许多世界知名Foundry包括台积电、联电、Jazz和X-FAB都和Silvaco有PDK的合作。ATHENA是SilvacoTCAD中的工艺仿真组件，除此之外，这些组件还包括交互式工具DeckBuild和Tonyplot，器件仿真工具ATLAS和器件编辑器DevEdit。三、实验设备介绍1.工作站或微机终端一台2.局域网3.ATHENA仿真软件1套四、实验内容和步骤1.仿真流程DeckBuild是一个交互式、图形化的实时运行环境，在工艺和器件仿真中作为仿真平台。DeckBuild有仿真输入和

4、编辑的窗口，也有仿真输出和控制的窗口。实验中所用软件为绿色版，在目录SilvacolibDeckbuild3.0.1.Rx86-NT中直接运行Deckbld.exe即可。图1-1为DeckBuild界面。顶部是工具栏、编辑菜单和命令条按钮。工具栏菜单有File、Command、Execution、Examples等。13Command子菜单提供简单的抽取语句、显示当前结构和工艺优化的功能。工具栏下是新建、打开、保存、剪切、复制、粘贴和撤销等常用编辑操作。第三栏是命令条按钮，意义如下：Ru

5、n-从上至下执行或执行到断点（即Stopatline的“line”）时结束；Stop-执行完当前行就停止；Next-运行下一行就停止；Continue-在之前停止运行的行开始往下运行；Initialize-从仿真历史初始化；Kill-立即结束；Line-重置当前行为选择的行；Stopatline-设置断点。上部窗口是命令输入和编辑窗口。下部窗口是实时输出窗口，输出当前的仿真状态。底部是状态栏。工作路径可由Edit>Preferences>WorkingDirectory进行查看或更改。图1-1De

6、ckBuild界面1.1定义网格在工艺仿真之前需要先定义衬底，在衬底的基础上再经过一系列工艺步骤来生成结构。SilvacoTCAD是基于网格计算的仿真工具，也就是在网格处计算其特性，而且网格点（node）的总数Np不能超过20000个。网格点的多少决定了仿真的精确程度和快慢，所以合理的定义网格分布很重要。定义网格线的命令line，参数有x、y、location（通常简写成loc）和spacing。x和y参数设定网格线垂直于x轴或y轴，loc设定网格线在轴上的坐标，spacing设定网格线间的间距（

7、loc和spacing的默认单位是μm）。如果在几个loc处的spacing都是一样大小，那么网格线就是均匀分布的。如果spacing不一样，那么软件会自动调整，尽量使loc的spacing和设定的值一样，这时网格线就不是均匀的了。均匀网格的例子，结果如图1-2所示。linexloc=0.0spacing=0.1linexloc=1spacing=0.1lineyloc=0spacing=0.20lineyloc=2.0spacing=0.2013非均匀网格的例子，结果如图1-3所示。linexl

8、oc=0.0spacing=0.02linexloc=1spacing=0.1lineyloc=0spacing=0.02lineyloc=2.0spacing=0.20对于图1-2和图1-3，衬底范围大小是一样的，除网格线的分布不一样外，网格点数也有差别（图1-2为121个点，图1-3为546个点）。图1-2均匀网格图1-3非均匀网格1.2衬底初始化网格定义了之后就是对衬底进行初始化，初始化的命令是initialize（可简写为init）。1.3工艺步骤ATHENA工艺仿真器可以