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1、第5章工艺仿真工具（DIOS）的优化使用.本章内容网格定义工艺流程模拟（虚拟制造）结构操作及保存输出2021/7/302.本章内容网格定义工艺流程模拟（虚拟制造）结构操作及保存输出2021/7/303.整体准则在离子注入区域、PN结区域、表面区域等电流相对集中的区域或材料边界区域定义细致的网格以提高精度，在器件底部（有背部工艺例外）等较为无关紧要的区域定义粗糙的网格，以减少网格结点数，节省仿真时间。网格定义初始网格的建立仿真过程中网格的优化2021/7/304.初始网格如果建立不好，可能会在后续仿真中逐渐变差，最后得到的结构和实际
2、相去甚远。针对N+改进型横向SCR的一个初始网格设置，语句描述为：Grid（X（0,15.2），Y（-4.0,-1.3,0），NX=15，NY=（4,20））当器件结构在同一Y坐标下，X方向上任意一点所包含的信息完全相同时，DIOS默认用一维仿真，如图所示。初始网格建立不好2021/7/305.初始网格建立不好2021/7/306.在STI工艺步骤之后，同一Y坐标下，X方向上任意一点所包含的信息已经不完全相同，DIOS转向二维仿真。产生很多杂乱的三角形网格，如图所示。2021/7/307.最后得到的仿真结果如图所示，与实际相去甚远
3、，N+注入区、P+注入区、N阱PN结边界都产生了很多尖角，而且N+注入区和P+注入区的结深都已经超过STI的深度，显然不对，而且这种边界如果导入器件模拟软件中进行仿真，很容易产生不收敛问题。2021/7/308.要解决上述问题，只要在网格定义之前添加一句关闭一维仿真，对齐网格的语句：Replace(Control(1D=off,ProtectAxisAligned=1))如此定义之后，STI工艺完成后的网格如图所示，不再有前面图中杂乱的三角形网格。2021/7/309.2021/7/3010.采用如下比较粗糙的初始网格设置仿真器件
4、结构N+_MLSCR：Grid(X(0,15.2),Y(-4.0,0),nx=2)仿真结果如图所示，N阱的结深约为1.6μm。网格定义得过疏所导致的错误2021/7/3011.相同工艺条件下，采用如下比较细致的初始网格设置：Replace(control(1D=off,ProtectAxisAligned=1))Grid((X(0,7.3,7.9,15.2),Y(-4.0,-1.3,-0.3,0,1.5),NX(10,6,10),NY(4,10,10,3)))仿真结果如图所示，N阱的结深为1.1μm。2021/7/3012.这种现
5、象比较隐蔽，通常会被忽视，所以在网格定义初始就要有这种意识，从而避免这一种错误。为保险起见，最好在拿到一个新工艺之后，首先用一个足够密的网格跑完整个程序，确定各个关键参数值。之后的器件结构仿真如果出现差别较大的结深，则需要加密网格。2021/7/3013.本章内容网格定义工艺流程模拟（虚拟制造）结构操作及保存输出2021/7/3014.工艺流程模拟主要包括淀积刻蚀离子注入氧化扩散这一部分是整个工艺仿真的核心。工艺流程模拟2021/7/3015.淀积在DIOS中，主要有三种淀积模型：各向同性淀积各向异性淀积填充式淀积各向同性淀积是使
6、用最多的一种，其在任何一个X坐标下淀积的厚度都是一样的，如图所示；2021/7/3016.2021/7/3017.各向异性淀积2021/7/3018.填充式淀积2021/7/3019.刻蚀DIOS中的刻蚀模式主要有以下几种：等厚度刻蚀法接触终止法刻蚀法刻蚀速率控制法多边形刻蚀法2021/7/3020.离子注入影响器件结构最终的掺杂分布的因素有：离子注入，之后的退火工艺步骤。离子注入主要影响杂质的初始分布，退火步骤会引起杂质的再分布。而影响离子注入的主要因素有：注入离子的成分（Element）、注入的剂量（Dose）、注入的能量（E
7、nergy）、离子注入时硅圆片的倾角（Tilt）、离子注入时硅圆片绕中心轴的旋转角度（Rotation）。2021/7/3021.下图为离子注入时的示意图，图中XY平面为硅圆片所在平面，Z方向为硅圆片中心轴方向。离子沿与水平面垂直的方向注入，当硅圆片与水平面成一定的倾角Tilt的时候，单次注入的离子在硅圆片上会分布不均，此时通常要分多次注入，每次注入将硅圆片绕中心轴旋转相等的角度Rotation，从而保证离子在硅圆片各个方向上分布均匀。2021/7/3022.2021/7/3023.DIOS仿真器中这种类型的注入必须采用多次注入模
8、式，通过定义NumSplits参量的数值来设置旋转次数，每次旋转角度等于360°/NumSplits，每次注入的剂量为总剂量的1/NumSplits，每次注入的能量、硅圆片倾角、注入的离子，成分保持不变。2021/7/3024.大倾角情况下不用多次
