1
第二篇 半导体工艺及器件仿真软件
Silvaco操作指南
主要介绍了半导体器件及工艺仿真软件Silvaco的基本使用。书中通过例程引导学习工艺仿真模块Athena和器件仿真模块Atlas，通过这两部分的学习可以使学习人员深入了解半导体物理的基本知识，半导体工艺的流程，以及晶体管原理的基本原理，设计过程，器件的特性。对于学习集成电路的制备及后道工序有一定的帮助。
第一章 SILVACO软件介绍 ............................. 3 1.1程序启动 ................................................ 3 1.2 选择一个应用程序例子 ................................... 4 1.3 工艺模拟 ............................................... 6 1.3.1 运行一次模拟 ....................................... 6 1.3.2 渐进学习模拟 ....................................... 6 1.3.3 绘制结构 ........................................... 6 1.3.4 使用Tonyplot进行绘图 .............................. 7 1.3.5 修正绘图的外观 ..................................... 7 1.3.6 缩放及在图上进行平移 ............................... 8 1.3.7 打印图形 ........................................... 9 1.4 使用HISTORY功能 ........................................ 9 1.5 明确存贮状态 .......................................... 10 1.6创建用于比较的两个结构文件 ............................ 10 1.6.1 存贮文件创建 ...................................... 10 1.6.2 文件交叠 ......................................... 11 1.7 运行MOS工艺程序的第二部分 ............................ 13 1.7.1 `Stop At' 功能 .................................... 13 1.7.2 使用Tonyplot用于2-D结构 ......................... 14 1.7.3 使用Tonyplot来制备一轮廓图 ....................... 14 1.7.4 产生交互式图例 .................................... 16 1.8 工艺参数的抽取 ........................................ 17 1.8.1 源漏结深 .......................................... 18 1.8.2 器件阈值电压 ...................................... 18 1.8.3 电导及偏压曲线 .................................... 18 1.8.4 一些薄层电阻 ...................................... 20 1.8.5 沟道表面掺杂浓度 .................................. 20
2
1.9 器件模拟 .............................................. 21 1.9.1 器件模拟界面工艺 .................................. 21 1.9.2 建立器件模拟 ..................................... 21 1.9.3 执行器件模拟 ...................................... 22 1.9.4 抽取器件参数 ...................................... 22 第二章 电阻仿真及阻值抽取 .......................... 23 第三章 扩散二极管仿真 .............................. 33 2.1 硼扩散 ................................................ 33 2.2 进行MESH的实验 ........................................ 38 2.3 绘制杂质掺杂轮廓曲线 .................................. 39 2.4 查看抽取结果 .......................................... 40 第四章 NMOS电学特性仿真 ............................ 42 3.1 NMOS例子加载 .......................................... 42 3.2 TONYPLOT操作 ........................................... 43 3.3 查看电学仿真结果 ...................................... 47 第五章 工艺流程的横断面观察 ......................... 50 4.1初始化衬底 ............................................. 50 4.2 氧化层屏蔽 ............................................ 50 4.3 NWELL 注入 ............................................ 51 4.4 PWELL 注入 ............................................ 51 4.5 场氧化层生长 .......................................... 52 4.6 阱推进 52
第二篇 Silvaco软件使用指南
第一章 Silvaco软件介绍
本章将介绍下面两个VWF（虚拟wafer制备）交互工具的基本使用：
? Deckbuild：VWF运行时控制应用程序。这是唯一一个从系统命令行由用户启动的程序。 ? Tonyplot：VWF可视化应用程序。
VWF交互工具还包括版图到工艺的界面程序MaskViews, 器件原型及编辑程序 DevEdit,局部优化程序Optimizer 以及统计分析的SPAYN工具。但本章不介绍这部分内容。VWF核心工具是以下两个仿真器：
? Athena, Silvaco的高级一维和二维工艺仿真器。
? Atlas, Silvaco的通用及标准组件的一，二，三级器件仿真器。 VWF核心工具还包括器件特性的UTMOS应用及SmartSpice电路仿真。 本章将学习：
1. 使用 Athena进行一个简单LDD MOS器件仿真和相关参数的抽取(如栅氧化层厚)。 2. 使用Atlas进行LDD MOS器件仿真，产生一个Id/Vgs 曲线并从这条曲线中进行器件参数Vt,Beta和Theta 的抽取。
1.1程序启动
要启动Deckbuild程序，在系统命令行中输入
deckbuild &
几秒钟后Deckbuild窗口显示出来。在Deckbuild启动后，你会看到如下的窗口(版本及目录名可能不相同):
Deckbuild程序窗口组成如下：
1. 上面的文本窗口区用来保持仿真器的输入。
2. 下面的tty 区显示仿真器的输出。 Athena 仿真是缺省启动的。你会看到，在这个区中有一短的Athena文件头输出,指出你可用的许可产品。之后跟随Athena提示符。
ATHENA>
第二篇 Silvaco软件使用指南
3. 在窗口上部是软件控制菜单的集合。
4. 在文本区及tty区之前是仿真器控制按钮的集合。
下一步是创建一个设计，可以从草图创建，或者选择一个应用例子进行修改。输入的程序显示在上面的文本区中，而且执行时使用仿真控制按钮就会它传到下面的tty区。
1.2 选择一个应用程序例子
Deckbuild 包括大量的仿真例子可以用于仿真。这个练习使用其中之一。当Deckbuild启动后，examples menu会被激活。在 Deckbuild的`Main Control'菜单有一个选择项称为`Examples ...' 如下显示:
可移动鼠标到`Main Control'上，按下鼠标右键。在按下鼠标右键时，main control 菜单显示出来。当鼠标右键按下后，移动光标选择`Examples ...'菜单选项。然后，放开鼠标。几秒钟内例子目录的窗口就会显示出来，如下图。
这个练习使用例子中的MOS1目录。如果你正在运行Deckbuild，你可以双击选择MOS1目录或从 `Section' 菜单中选择它。
第二篇 Silvaco软件使用指南
例子是MOS2，称为`mos1ex02.in'.你可以通过鼠标或使用 `Sub Section'菜单选择它。描述这个例子的文本会显示出来，应该花几分钟来阅读例子文档。点击`Load Example'按钮来加载输入文件到Deckbuild的文本编辑区，同时也把这个例子拷贝到你的当前工作目录。