半導(dǎo)體工藝與器件模擬一

半導(dǎo)體工藝與器件模擬一第一頁(yè)，共138頁(yè)。22半導(dǎo)體工藝和器件模擬2.本課程主要研究?jī)?nèi)容：半導(dǎo)體工藝模擬在計(jì)算機(jī)輔助下，運(yùn)用數(shù)學(xué)模型對(duì)具體工藝進(jìn)行模擬的過(guò)程。半導(dǎo)體器件模擬通過(guò)工藝模擬得出的雜質(zhì)分布結(jié)果,并施加一定的偏壓，對(duì)所制造器件的電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析和研究。課程重點(diǎn)：工藝流程描述語(yǔ)句，器件的工藝實(shí)現(xiàn)，器件幾何結(jié)構(gòu)及摻雜，電學(xué)特性仿真，器件的參數(shù)提取，IC電路仿真所用器件模型參數(shù)提取。第二頁(yè)，共138頁(yè)。3半導(dǎo)體工藝和器件模擬3.半導(dǎo)體仿真器仿真實(shí)質(zhì)上是通過(guò)仿真器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般仿真器實(shí)質(zhì)上等于輸入接口+模型庫(kù)+算法+輸出接口,核心部分是模型庫(kù)的建立，其中精度、處理速度需要通過(guò)算法來(lái)調(diào)節(jié)。一個(gè)半導(dǎo)體仿真器功能是否強(qiáng)大，就是看模型庫(kù)是否強(qiáng)大。半導(dǎo)體工藝、半導(dǎo)體物理、部分集成電路理論不僅是學(xué)習(xí)這門功課所需要的前期基礎(chǔ)知識(shí)，也同樣是開(kāi)發(fā)仿真軟件中最需要的理論基礎(chǔ)。所以仿真器是隨著對(duì)半導(dǎo)體理論的探索和對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的累計(jì)的發(fā)展而發(fā)展的。3第三頁(yè)，共138頁(yè)。4半導(dǎo)體工藝和器件模擬4.仿真在整個(gè)學(xué)科中所處的位置和作用位置：是基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)際生產(chǎn)的鏈接點(diǎn)作用：一方面充分認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體物理、半導(dǎo)體器件物理等理論基礎(chǔ)知識(shí)在半導(dǎo)體工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。加強(qiáng)理論教學(xué)的效果。仿真也可以部分取代了耗費(fèi)成本的投片實(shí)驗(yàn)，可降低成本，縮短開(kāi)發(fā)周期和提高成品率。即仿真可虛擬生產(chǎn)并指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。4第四頁(yè)，共138頁(yè)。5半導(dǎo)體工藝和器件模擬工藝仿真：可實(shí)現(xiàn)離子注入、氧化、刻蝕、光刻等工藝過(guò)程的模擬?？捎糜谠O(shè)計(jì)新工藝，改良舊工藝。器件仿真：可以實(shí)現(xiàn)電學(xué)特性仿真，電學(xué)參數(shù)提取。可用于設(shè)計(jì)新型器件，改良舊結(jié)構(gòu)器件，驗(yàn)證器件的電學(xué)特性。如MOS晶體管，二極管，雙極性晶體管等。或建立簡(jiǎn)約模型以用于電路仿真。提取器件參數(shù)，5第五頁(yè)，共138頁(yè)。6半導(dǎo)體工藝和器件模擬4.該課程需要哪些基礎(chǔ)知識(shí)半導(dǎo)體物理學(xué)半導(dǎo)體器件物理MOS、BJT、Diode、功率器件等集成電路工藝技術(shù)簡(jiǎn)單的電路基礎(chǔ)知識(shí)6第六頁(yè)，共138頁(yè)。7半導(dǎo)體工藝和器件模擬5.學(xué)到什么程度？掌握模擬仿真軟件的使用，對(duì)半導(dǎo)體工藝、器件進(jìn)行模擬和分析。具體包括：復(fù)習(xí)現(xiàn)有以硅為主的超大規(guī)模集成電路工藝技術(shù)。學(xué)習(xí)工藝仿真軟件的使用方法（氧化、擴(kuò)散、離子注入、淀積、刻蝕、光刻等工藝流程描述語(yǔ)句）7第七頁(yè)，共138頁(yè)。8半導(dǎo)體工藝和器件模擬2）熟悉并學(xué)會(huì)使用器件仿真軟件:（1）學(xué)習(xí)如何用仿真語(yǔ)句編寫器件的結(jié)構(gòu)特征信息（2）學(xué)習(xí)如何使用Dessis器件仿真器進(jìn)行電學(xué)特性仿真（3）利用工藝器件仿真軟件Dios，培養(yǎng)和鍛煉工藝流程設(shè)

計(jì)，新器件的工藝流程設(shè)計(jì)和新器件開(kāi)發(fā)等方面的技

能。8第八頁(yè)，共138頁(yè)。9半導(dǎo)體工藝和器件模擬常用工藝和器件模擬軟件：TsupremIV+Medici,SilVACO,ISE_TCAD（10.0版本）其中主要商用軟件有兩個(gè)：Silvaco,Sentaurus_TCAD(ISE_TCAD的升級(jí)版，是synopsys收購(gòu)了ISE后整合的產(chǎn)品)該課程重點(diǎn)介紹軟件使用方法，學(xué)習(xí)工藝和器件模擬流程，算法的研究不是重點(diǎn)。9第九頁(yè)，共138頁(yè)。1010半導(dǎo)體工藝和器件模擬首先結(jié)合半導(dǎo)體器件制造的基本工藝，介紹ISE_TCAD平臺(tái)工藝仿真指令：半導(dǎo)體工藝模塊稱為DIOS,首先需要編寫一個(gè)文件，其擴(kuò)展名必須為*_dio.cmd.例如：PN_dio.cmd下面結(jié)合半導(dǎo)體器件制備的主要工藝講解文件中的指令用法。幾乎所有器件制備工藝都是這些工藝步驟的反復(fù)應(yīng)用。四個(gè)最基本的工藝步驟包括增層、光刻、摻雜、熱處理第十頁(yè)，共138頁(yè)。1111半導(dǎo)體工藝和器件模擬1.襯底的準(zhǔn)備：襯底的基本參數(shù)襯底（類型、摻雜濃度、晶向）Substrate(element=P,Concentration=5e15,orientation=100)Element不用P型N型，而用具體摻雜的雜質(zhì)。2.增層：指在晶圓表面形成薄膜的加工工藝，主要包括：氧化：在DIOS中所有的高溫工藝均用Diffusion來(lái)表示氧化的基本參數(shù)氧化（時(shí)間，溫度，加入的氣體）Diffusion(time=10min,temper=900deg,atmosphere=O2)其他的高溫過(guò)程，例如Hcl,H2O,H2O2,N2,Epitaxy,prebake,mixture,均采用Diffusion語(yǔ)句作為字頭。第十一頁(yè)，共138頁(yè)。1212半導(dǎo)體工藝和器件模擬淀積：物理方法：蒸發(fā)（熱蒸發(fā)，電子束蒸發(fā)），濺射。化學(xué)方法：化學(xué)氣相沉積（CVD)描述淀積的基本語(yǔ)句：淀積（材料，厚度（或時(shí)間及沉積速率），類型）類型包括各行同性、各向異性、填充式,缺省指各向同性。Deposit（material=oxide,Thick=100nm)Deposit（material=ox,Thick=0.2um,Dtype=Fill,YFill=0.5)第十二頁(yè)，共138頁(yè)。1313半導(dǎo)體工藝和器件模擬3.光刻：通過(guò)一系列步驟，將晶園表面薄膜的特定部分去除。光刻后，晶圓表面會(huì)留下微結(jié)構(gòu)圖形。該步驟是四個(gè)工藝步驟中最重要的，它確定器件的關(guān)鍵尺寸。在DIOS中，光刻分兩個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：1）涂膠，腐蝕光刻膠的步驟忽略?；緟?shù)（材料，厚度，范圍）Mask(material=resist,thick=1um,x(-4,-2,-1.5,4))除涂膠用Mask命令以外，還可做其他材料的掩膜.例如：Mask(material=Nitride,Thick=1um）Mask(material=Poly,Thick=1um)第十三頁(yè)，共138頁(yè)。1414半導(dǎo)體工藝和器件模擬2)刻蝕：主要參數(shù)（刻蝕材料，刻蝕厚度（刻蝕速率），各向同性和各向異性）根據(jù)需要，一般有三種刻蝕模式：（a）等厚度刻蝕法：Etching(material=ox,remove=0.01,over=20)over為過(guò)刻蝕率的定義，它主要是在硅片表面不平整時(shí)能保證將指定材料刻蝕完全，避免殘留物對(duì)后續(xù)仿真的影響。缺省值為10%。第十四頁(yè)，共138頁(yè)。1515半導(dǎo)體工藝和器件模擬(b)接觸終止法刻蝕：去掉某一種材料，直到另外一種指定材料暴露到空氣中才停止刻蝕。Etching(material=ox,stop=Sigas,over=5)（c)刻蝕速率控制法:可控制各向同性和各向異性速率。Etching(material=ox,remove=0.01,Rate(isotropic=…,A0=…,A1=…,A2=…,A3=…))可通過(guò)調(diào)整A1,A2,A3,A0的值刻出任意形狀，A0~A3可正可負(fù)。在刻蝕側(cè)墻的時(shí)候，可以通過(guò)調(diào)整Isotropic和A1的大小來(lái)調(diào)整側(cè)墻保留保留厚度，比值越大，側(cè)墻越薄，如果只定義isotropic則為各向同性，只定義A1表示垂直刻蝕。第十五頁(yè)，共138頁(yè)。1616半導(dǎo)體工藝和器件模擬如果Etching（）括號(hào)中只有一種材料被指定，沒(méi)有刻蝕速率，則這種材料所有與空氣接觸部分都被去掉了。例如：Etching(Material=Ox),所有暴露到空氣中的SiO2都將去掉。如果材料和刻蝕速率都不寫，而且只有一種材料與空氣接觸的話，這種材料會(huì)被腐蝕掉，如果只有光刻膠與大氣接觸，則光刻膠被去掉了。例如：Etching()第十六頁(yè)，共138頁(yè)。1717半導(dǎo)體工藝和器件模擬4.摻雜主要包括兩種1）熱擴(kuò)散在擴(kuò)散過(guò)程中橫向擴(kuò)散約占縱向擴(kuò)散的75~85%，擴(kuò)散主要包括雜質(zhì)預(yù)沉積和再分布（推進(jìn)氧化），推進(jìn)工藝的溫度高于預(yù)沉積的溫度。硅的氧化需從表面開(kāi)始消耗硅，表層的雜質(zhì)怎樣變化？由雜質(zhì)導(dǎo)電類型確定。如果是N型摻雜，則發(fā)生所謂的堆積效應(yīng)，當(dāng)氧化硅的界面提升到表面的時(shí)候，N型雜質(zhì)會(huì)向硅中分流，此效應(yīng)增加了硅的新表層中的雜質(zhì)數(shù)量。如果雜質(zhì)為P型的硼，會(huì)發(fā)生相反的效應(yīng)。硼原子更容易溶于氧化層。SiO2吸硼排磷第十七頁(yè)，共138頁(yè)。1818半導(dǎo)體工藝和器件模擬在小尺寸器件的摻雜時(shí)，熱擴(kuò)散存在以下問(wèn)題：橫向擴(kuò)散：每次遇到高溫都會(huì)發(fā)生橫向擴(kuò)散，則器件設(shè)計(jì)時(shí)必須留出足夠的距離。導(dǎo)致增加管芯面積超淺結(jié)低雜質(zhì)摻雜控制困難高效率MOS管要求柵區(qū)的摻雜濃度小于1E15/cm3,擴(kuò)散工藝不容易控制濃度。源漏區(qū)的淺結(jié)也很難控制。表面易污染易產(chǎn)生位錯(cuò)第十八頁(yè)，共138頁(yè)。1919半導(dǎo)體工藝模擬--DIOS離子注入:離子注入是一個(gè)物理過(guò)程,克服了熱擴(kuò)散的許多缺點(diǎn):無(wú)橫向擴(kuò)散可在室溫下進(jìn)行對(duì)雜質(zhì)的位置和數(shù)量控制準(zhǔn)確離子注入的掩膜不只采用SiO2,也可用光刻膠,Si3N4,金屬Al等.第十九頁(yè)，共138頁(yè)。2020半導(dǎo)體工藝模擬--DIOS離子注入缺點(diǎn):離子注入產(chǎn)生晶格損傷需要激活摻入的雜質(zhì)修復(fù)晶格損傷和電激活可通過(guò)加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)，稱為退火.退火的溫度要低于擴(kuò)散的溫度,防止橫向擴(kuò)散.退火通常在600~1000oC.離子注入產(chǎn)生表面溝道效應(yīng).晶圓主要晶軸對(duì)準(zhǔn)離子束流入射方向時(shí),離子可沿溝道深入,達(dá)到預(yù)計(jì)的10倍.這可通過(guò)晶圓方向扭轉(zhuǎn)來(lái)控制,一般將晶圓的取向偏移3~7o第二十頁(yè)，共138頁(yè)。2121半導(dǎo)體工藝模擬--DIOSDIOS軟件中沒(méi)有預(yù)沉積命令，因此在DIOS軟件中實(shí)現(xiàn)摻雜均采用離子注入命令。離子注入DIOS語(yǔ)句:Implantation(Element=As,Dose=5e14,Energy=50keV,tilt=0,Rotation=-90o)劑量單位的缺省值為cm-2能量單位的缺省值是KeVTilt表示晶圓的傾角Rotation表示晶圓的旋轉(zhuǎn)角第二十一頁(yè)，共138頁(yè)。2222半導(dǎo)體工藝模擬--DIOS當(dāng)有tilt傾角時(shí),一般采取多次注入模式:定義Numsplits參量來(lái)設(shè)置旋轉(zhuǎn)的次數(shù).每次旋轉(zhuǎn)角度為360o/Numsplits.每次注入的劑量為總劑量的1/Numsplits,每次注入的能量、傾角、離子成分不變。離子注入的下一步，一般要跟著退火命令。Diffusion(time=10min,temperature=1000oC)第二十二頁(yè)，共138頁(yè)。2323半導(dǎo)體工藝模擬--DIOS5.熱處理離子注入后有一步重要的熱處理。摻雜原子的注入所造成的晶格損傷會(huì)被熱處理修復(fù)，稱為退火。金屬導(dǎo)線在晶圓上制成后，為確保良好的導(dǎo)電性，金屬會(huì)在450oC左右熱處理，使其與晶圓表面緊密熔合。通過(guò)熱處理，還可使晶圓表面的光刻膠溶劑蒸發(fā)掉，得到精確圖形。第二十三頁(yè)，共138頁(yè)。2424半導(dǎo)體工藝模擬--DIOS一、DIOS軟件介紹：DIOSisamultidimensionalprocesssimulatorforsemiconductordevices.Itsimulatescompletefabricationsequencesincludingetchinganddeposition,ionimplantation,anddiffusionandoxidationwithidenticalmodelsinonedimensionandtwodimensions.Someofitscapabilitiesareavailableinthreedimensions.第二十四頁(yè)，共138頁(yè)。2525半導(dǎo)體工藝模擬--DIOSVeryefficientnonlinearandlinearsolversallowforthesimulationofverycomplicatedstructureswhere10000to100，000gridpointscanbehandled.DIOShasbeenappliedtoawidevarietyoftechnologiessuchasVLSICMOS,powerdevices,andadvancedSOIprocessesinleadingsemiconductorcompanies.主流第二十五頁(yè)，共138頁(yè)。2626半導(dǎo)體工藝模擬--DIOSAhighlevelofcontrolisachievedthroughtheinteractivevisualizationduringthesimulationofindividualprocesssteps.DIOScanalsobeusedwiththemultidimensionaldevicesimulatorDESSIS?andwithGENESISe?incomputerexperimentsdesignedtorunandoptimizecompletesimulationflows.第二十六頁(yè)，共138頁(yè)。2727半導(dǎo)體工藝模擬--DIOS1.1.1StartingDIOSDIOScanberuninaninteractivemodeorwithacommandinput.1.DIOSisusedinteractively.AwholeprocessflowcanbesimulatedbyEnteringcommandsline-by-line.Forinteractiveuse,DIOSisstartedbytypingthecommandDiosinacommandwindow:>Dios第二十七頁(yè)，共138頁(yè)。2828半導(dǎo)體工藝模擬--DIOS2.CommandRatherthanenteringtheDIOScommandsline-by-line,therequiredsequenceofcommandscanbesavedtoafile.AcommandbewrittenentirelybytheuserTosavetimeandreducesyntaxerrors,itisrecommendedtoeithercopyandeditanexamplecommandtheExamplesLibrary.第二十八頁(yè)，共138頁(yè)。2929半導(dǎo)體工藝模擬--DIOSIfacommandbeenprepared,DIOScanberunbyusingthecommand:>Dios<command_>Thecommandhastheextension_dio.cmd第二十九頁(yè)，共138頁(yè)。3030半導(dǎo)體工藝模擬--DIOS1.1.2ProtocolAprotocoltheextension.logisautomaticallycreatedwheneverDIOSisrunfromacommand.WhenDIOSisrunfromacommandfile<>.cmd,theoutputnamed<>.log第三十頁(yè)，共138頁(yè)。3131DIOS命令文件--二極管工藝流程Title('pnexample')該命令總是出現(xiàn)在DIOS最開(kāi)始，對(duì)仿真進(jìn)行初始化，括號(hào)中是將圖形窗口命名。Grid(X(-4,4)Y(-3,0),Nx=8)該命令緊跟Title命令，用來(lái)初始定義器件網(wǎng)格結(jié)構(gòu)（稱為用戶定義網(wǎng)格），包括器件的橫向和縱向范圍。Nx定義網(wǎng)格x方向是由8個(gè)三角形構(gòu)成。第三十一頁(yè)，共138頁(yè)。3232DIOS命令文件--二極管工藝流程Substrate(element=P,concentration=5e15,orientation=100)定義硅襯底的晶向和摻雜類型，雜質(zhì)濃度Graphic(triangle=on,plot)仿真的可視化，顯示三角形網(wǎng)格Replace(Control(Ngra=8))圖形動(dòng)態(tài)更新，每8個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)更新一次圖形第三十二頁(yè)，共138頁(yè)。3333DIOS命令文件--二極管工藝流程deposit(material=Ox,thickness=0.3)

淀積方法形成SiO2氧化層，厚度缺省值單位ummask(material=resist,thick=800nm,x(-4,-2,-0.5,4))

涂光刻膠，厚度0.8um,并刻出窗口etching(material=Ox,stop=sigas,rate(aniso=100nm/min))

刻蝕SiO2,速率100nm/min第三十三頁(yè)，共138頁(yè)。3434DIOS命令文件--二極管工藝流程Implant(Element=B,dose=2.e15,energy=80keV,tilt=0)形成p區(qū)etching(material=resist,rate(aniso=100))

去光刻膠Diffusion(time=20min,temperature=1000atmosphere=N2)

退火第三十四頁(yè)，共138頁(yè)。3535DIOS命令文件--二極管工藝流程comment(‘Fabricationofelectrode')

每一步工藝之前，加注釋，圖形會(huì)以此為標(biāo)題deposit(material=Al,thickness=0.2)

形成電極mask(material=resist,thickness=800nm,x(-2,-0.5))

刻蝕電極圖形前，需要涂光刻膠etching(remove=0.2,material=Al,rate(aniso=100))

刻鋁etching(material=resist,rate(aniso=100))去光刻膠第三十五頁(yè)，共138頁(yè)。3636DIOS命令文件--二極管工藝流程1D((-1.0),species(Ptotal,Btotal,netactive),fac=-1,append=on)保存一維橫截面的雜質(zhì)濃度數(shù)據(jù)文件，將雜質(zhì)濃度保存為深度的函數(shù)，species列出選擇的變量，fac坐標(biāo)尺度變換因子，appendon數(shù)據(jù)填加到存在的文件中。1D((2.0),species(Ptotal),fac=-1,append=on)另一個(gè)橫截面數(shù)據(jù)第三十六頁(yè)，共138頁(yè)。3737DIOS命令文件--二極管工藝流程save()將文件保存成diode_dio.grd.gz文件格式save(file=‘diode’,type=MDRAW,synonyms(Al=metal)

將文件保存成MDRAW識(shí)別的形式，synonyms，將Al看成是金屬。該命令用來(lái)保存器件的最終結(jié)構(gòu)，在save命令執(zhí)行后，文件可以用DESSIS載入進(jìn)行電學(xué)特性仿真。第三十七頁(yè)，共138頁(yè)。3838DIOS命令文件--二極管工藝流程contacts(contact1(name='anode',-2,-0.5)contact2(name='cathode',location=bottom))定義電極及其位置MinElementWidth=0.02,MaxElementWidth=0.1MinElementHeight=0.02,MaxElementHeight=0.1)用于接下來(lái)進(jìn)行MDRAW處理定義網(wǎng)格的綜合優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)(缺省值）EndDIOS文檔必須以此為結(jié)尾。第三十八頁(yè)，共138頁(yè)。3939DIOS命令文件強(qiáng)調(diào)沉積金屬電極的步驟簡(jiǎn)化將deposit(material=Al,thickness=0.2)mask(material=resist,thickness=800nm,x(-2,-0.5))etching(remove=0.2,material=Al,rate(aniso=100))etching(material=resist,rate(aniso=100))

可用一個(gè)步驟代替：mask(material=Al,thickness=0.2,x(-2,-0.5))第三十九頁(yè)，共138頁(yè)。4040DIOS命令文件2.save(file=‘diode’,type=MDRAW,synonyms(Al=metal)生成兩個(gè)文件diode_mdr.bnddiode_mdr.cmd前一個(gè)文件：有關(guān)區(qū)域邊界描述后一個(gè)文件：包含MDRAW可識(shí)別命令參數(shù)作為MDRAW的輸入文件。Synonyms(Al=metal),synonyms同義詞，將Al看成是金屬，計(jì)算時(shí)，在這個(gè)區(qū)域不加網(wǎng)格，該區(qū)域不再有材料屬性，成為邊界。第四十頁(yè)，共138頁(yè)。4141DIOS命令文件4.查看DIOS輸出文件

<文件名>.log文件名指DIOS文件的主文件名模擬過(guò)程均在此文件中，可以查看。第四十一頁(yè)，共138頁(yè)。4242DIOS命令文件5.Linux系統(tǒng)下拷貝文件操作插入優(yōu)盤或移動(dòng)硬盤進(jìn)入root根目錄,用戶名：root,密碼：mylove查看磁盤分區(qū)：fdisk–l會(huì)顯示硬盤和移動(dòng)盤的分區(qū)情況建usb目錄：mkdir–P/mnt/usb掛載：mount-tvfat/dev/sda(sdb)/mnt/usb二、Ligament操作流程第四十二頁(yè)，共138頁(yè)。4343DIOS-Ligament操作命令GENESISe點(diǎn)OK點(diǎn)Project點(diǎn)new選擇Newproject保存saveas,起個(gè)名字：例如/home/ise/1,點(diǎn)OK右鍵點(diǎn)擊’Notool’圖標(biāo)，點(diǎn)’Add’從Tool中選擇dios雙擊，彈出對(duì)話框，一定要選中‘useLigament’,點(diǎn)ok,再點(diǎn)ok右鍵點(diǎn)擊Dios圖標(biāo)，選擇’Editinput’LigamentFlow選擇最上面第二列“Edit”,點(diǎn)AddProcessHeader.其作用就是首先生成一個(gè)模擬文件的框架。你會(huì)發(fā)現(xiàn)左面窗口多了3項(xiàng)：第四十三頁(yè)，共138頁(yè)。4444DIOS-Ligament操作命令第四十四頁(yè)，共138頁(yè)。4545DIOS-Ligament操作命令第1項(xiàng)：environment:對(duì)模擬系統(tǒng)進(jìn)行環(huán)境描述。鼠標(biāo)點(diǎn)environment,彈出以下界面：第四十五頁(yè)，共138頁(yè)。4646DIOS-Ligament操作命令必須要修改的是其中的3項(xiàng)Title:起個(gè)名字。simulator：要用的工藝模擬工具名稱，ligment就是個(gè)界面化的輸入文件編輯器，針對(duì)不同的工具要選擇不同的模式，現(xiàn)在選擇dios，點(diǎn)擊ok.region：是模擬的一個(gè)范圍，在2D模擬中就是一個(gè)線段，該線段就是對(duì)你要模擬的部分的切口。比如選擇0080第四十六頁(yè)，共138頁(yè)。4747DIOS-Ligament操作命令第2項(xiàng):襯底特性設(shè)置第四十七頁(yè)，共138頁(yè)。4848DIOS-Ligament操作命令從圖中特性輸入框中可看出，襯底的特性包括：襯底的晶向，摻雜類型，摻雜濃度和電阻率，可根據(jù)實(shí)際情況填寫，例如，dopant從菜單中選擇硼，濃度5e14，晶向100。第3項(xiàng):comment，該部分就是對(duì)所模擬項(xiàng)目的一個(gè)說(shuō)明。把這三項(xiàng)填寫完之后就開(kāi)始具體工藝流程，方法是從Ligment右下角的process欄中拽取相應(yīng)的圖標(biāo)到左面的流程表中。

第四十八頁(yè)，共138頁(yè)。4949DIOS-Ligament操作命令以PN結(jié)二極管工藝流程為例：1.DepositSiO2,從ligment右下角的process欄中拽取deposit到流程中.2.Pattern2d,不用MASK3.EtchSiO24.Implant5.Etchresist6.Anneal,不用diffusion7.DepositAl8.Pattern2d光刻膠掩膜版第四十九頁(yè)，共138頁(yè)。50509.EtchAl10.Etchresist11.Insert:1D((netactive,Btotal),Xsection=4,append=on)12.Insert:1D((netactive,Ptotal),Xsection=7,append=on)13.Insert:Save(,type=mdraw,synoyms(Al=metal)Contact(contact1(name=anode,3,5)contact2(name=cathode,location=bottom))DIOS-Ligament操作命令第五十頁(yè)，共138頁(yè)。5151DIOS-Ligament操作命令最終工藝流程第五十一頁(yè)，共138頁(yè)。5252DIOS-Ligament操作命令Environment第五十二頁(yè)，共138頁(yè)。5353DIOS-Ligament操作命令Substrate第五十三頁(yè)，共138頁(yè)。5454DIOS-Ligament操作命令Comment第五十四頁(yè)，共138頁(yè)。5555DIOS-Ligament操作命令Deposit第五十五頁(yè)，共138頁(yè)。5656DIOS-Ligament操作命令Pattern2dSegments單位不要忘了，輸入單位，用鼠標(biāo)右鍵第五十六頁(yè)，共138頁(yè)。5757DIOS-Ligament操作命令EtchSiO2第五十七頁(yè)，共138頁(yè)。5858DIOS-Ligament操作命令I(lǐng)mplant第五十八頁(yè)，共138頁(yè)。5959DIOS-Ligament操作命令Etchresist第五十九頁(yè)，共138頁(yè)。6060DIOS-Ligament操作命令A(yù)nneal第六十頁(yè)，共138頁(yè)。6161DIOS-Ligament操作命令DepositAl第六十一頁(yè)，共138頁(yè)。6262DIOS-Ligament操作命令Pattern2d第六十二頁(yè)，共138頁(yè)。6363DIOS-Ligament操作命令EtchAl第六十三頁(yè)，共138頁(yè)。6464DIOS-Ligament操作命令Etchresist第六十四頁(yè)，共138頁(yè)。6565DIOS-Ligament操作命令I(lǐng)nsert:在dios名下輸入：1D((netactive,Btotal),Xsection=4,append=on)Insert:

1D((netactive,Ptotal),Xsection=7,append=on)第六十五頁(yè)，共138頁(yè)。6666DIOS-Ligament操作命令I(lǐng)nsert:

Save(,type=mdraw,synonyms(Al=metal)Contact(contact1(name=anode,3,5)Contact2(name=cathode,location=bottom)）)第六十六頁(yè)，共138頁(yè)。6767DIOS-Ligament操作命令編輯完LigamentFlow后，保存，關(guān)閉。運(yùn)行第六十七頁(yè)，共138頁(yè)。6868半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW啟動(dòng)MDRAW：在$提示符下輸入mdrawMessagebox首選項(xiàng)區(qū)第六十八頁(yè)，共138頁(yè)。6969半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWToolZone首選項(xiàng)區(qū)環(huán)境區(qū)點(diǎn)擊dopping后第六十九頁(yè)，共138頁(yè)。7070半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW繪制器件的流程舉例：突變結(jié)二極管總體看來(lái)（對(duì)任何器件），分四步：繪制器件幾何結(jié)構(gòu)填加電極摻入雜質(zhì)加網(wǎng)格第七十頁(yè)，共138頁(yè)。7171半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW1.繪制器件結(jié)構(gòu)點(diǎn)擊首選區(qū)的“Exactcordination”,再點(diǎn)工具區(qū)的”AddRectangle”,用鼠標(biāo)在會(huì)圖區(qū)畫一個(gè)框，將彈出精確坐標(biāo)對(duì)話框第七十一頁(yè)，共138頁(yè)。7272半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第七十二頁(yè)，共138頁(yè)。7373半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW填入數(shù)據(jù)x(-5,5),y(-3,3)第七十三頁(yè)，共138頁(yè)。7474半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW菜單欄中的“material”點(diǎn)擊開(kāi)后，不同材料以不同的顏色顯示，還可人為添加”菜單中沒(méi)有的“新材料”第七十四頁(yè)，共138頁(yè)。7575半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW2.加電極點(diǎn)擊”contact區(qū)“的”AddContact”以及”ToolZone”的”Set/unsetContact”給電極起名字，例如分別叫“anode”和”cathode”用鼠標(biāo)分別點(diǎn)擊左右邊界，顏色變紅即選上。第七十五頁(yè)，共138頁(yè)。7676半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW3.摻入雜質(zhì)第七十六頁(yè)，共138頁(yè)。7777半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWPN摻入雜質(zhì)后，形成P區(qū)和N區(qū)第七十七頁(yè)，共138頁(yè)。7878半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW4.添加細(xì)化網(wǎng)格第七十八頁(yè)，共138頁(yè)。7979半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWMesh>buildMesh后，顯示如下圖形第七十九頁(yè)，共138頁(yè)。8080半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW保存File:Saveall，將文件取名為PN_mdr.bnd第八十頁(yè)，共138頁(yè)。8181半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW保存后自動(dòng)生成兩個(gè)文件：PN_mdr.grd,PN_mdr.dat器件結(jié)構(gòu)繪制結(jié)束后，點(diǎn)擊菜單欄的View下的“Listofprofiles”“ListofRefinements”等可以看到繪制時(shí)的數(shù)據(jù)信息。第八十一頁(yè)，共138頁(yè)。8282半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW練習(xí)：導(dǎo)入已存在器件結(jié)構(gòu)File>Open.TheOpendialogboxisdisplayed.找到相應(yīng)的文件（以_mdr.bnd為擴(kuò)展名的文件）練習(xí)：將前面生成的工藝文件用MDRAW打開(kāi)。第八十二頁(yè)，共138頁(yè)。8383半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW器件編輯練習(xí)：加“點(diǎn)”Toaddpointstothedevice:1.FromtheToolsarea,clickAddPoint.2.Clicktheplacewherethepointistobeadded.Thenewpointisinsertedontheclosestedge.第八十三頁(yè)，共138頁(yè)。8484半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW加點(diǎn)第八十四頁(yè)，共138頁(yè)。8585半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW移動(dòng)點(diǎn)Tomoveasinglepoint:1.FromtheToolsarea,clickMovePoint.2.Dragthepointeruntilitreachesitsfinallocation.(Ashortcutistopressandholdthemiddlemousebutton,andmovethepoint.)第八十五頁(yè)，共138頁(yè)。8686半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW移動(dòng)點(diǎn)第八十六頁(yè)，共138頁(yè)。8787半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW刪除器件的一部分TheDeletetoolintheToolsareaallowsuserstodeleteregions,interfaces,points,orgroupsofpointsdependingontheselectedentityonthescreen.Todeleteregions:1.FromtheToolsarea,clickDelete.2.Clicktheregiontobedeleted.Todeleteinterfaces:1.FromtheToolsarea,clickDelete.2.Clicktheinterfacetobedeleted.第八十七頁(yè)，共138頁(yè)。8888半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWNOTETheinterfaceisdeletedonlyifitisinterfacingtworegionsofthesamematerial.Todeleteasinglepoint:1.FromtheToolsarea,clickDelete.2.Clickthepointtobedeleted.Todeleteagroupofpoints:1.FromtheToolsarea,clickDelete.2.Dragthepointersothataframeenclosesthepointstobedeleted.第八十八頁(yè)，共138頁(yè)。8989半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第八十九頁(yè)，共138頁(yè)。9090半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第九十頁(yè)，共138頁(yè)。9191半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW改變電極名或者區(qū)域名Tochangethenameofacontactorregion:1.FromtheToolsarea,clickInformation.2.Clickthecontactorregiontoberenamed.Adialogboxisdisplayed.3.Enterthenewname.4.ClickOK.第九十一頁(yè)，共138頁(yè)。9292半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第九十二頁(yè)，共138頁(yè)。9393半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWToaddanewcontact:1.UnderContacts,clickAddContact.2.Enterthenameofthenewcontact.3.ClickOK.Todeleteacontact:1.UnderContacts,clickDeleteContact.2.Selectacontactnamefromthelist.3.ClickOK.第九十三頁(yè)，共138頁(yè)。9494半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW定義新層Therearethreewaystoaddnewlayers:1）addalayeraroundthedevice2）cutalayerbysplittingitintotwonewlayers3）defineaholeorarectangularlayerinanexistinglayer.第九十四頁(yè)，共138頁(yè)。9595半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW加一個(gè)新層Toaddacomplexlayeraroundthedevice:1.FromtheMaterialsmenu,selectamaterial.2.FromtheToolsarea,clickMultiline.3.Clickthepointwherethenewlayeristobeginorclickanyplaceoutsidethedevice.4.Continueclickingoutsidethedevicetodefinetheremainderofthepoints.5.Right-clicktocompletethemultiline.第九十五頁(yè)，共138頁(yè)。9696半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第九十六頁(yè)，共138頁(yè)。9797半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWToaddasimple(rectangular)layeraroundthedevice:1.FromtheMaterialsmenu,selectamaterial.2.FromtheToolsarea,clickAddRectangle.3.Dragthepointeruntilonecorner(ormore)oftherectangletouchesapointinthedevice.第九十七頁(yè)，共138頁(yè)。9898半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第九十八頁(yè)，共138頁(yè)。9999半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW在已有器件內(nèi)部定義一個(gè)孔或者一個(gè)矩形Todefineaholeinadevice:1.FromtheToolsarea,clickAddRectangle.2.Dragthepointerinsidealayer,drawingarectangletotherequiredspecification.

Arectangularlayerisdrawninsidethedevice.3.FromtheToolsarea,clickDelete.4.Clicktherectangularlayer.Therectangularlayerisdeletedandaholeiscreated.第九十九頁(yè)，共138頁(yè)。100100半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第一百頁(yè)，共138頁(yè)。101101半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWTodefinearectangularlayerinadevice:1.FromtheMaterialsmenu,selectamaterial.2.FromtheToolsarea,clickAddRectangle.3.Dragthepointerinsidealayer,drawingarectangletotherequiredspecification.Arectangularlayerisdrawninthedevice.第一百零一頁(yè)，共138頁(yè)。102102半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第一百零二頁(yè)，共138頁(yè)。103103半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW合并器件（boundary環(huán)境下）Tomergethetwoparts:1.Loadthefirstpartofthedevice.2.File>IncludeFile.3.Loadthesecondpartofthedevice，然后再繪圖區(qū)點(diǎn)一下，第二個(gè)器件就出現(xiàn)了。4.Selectthesecondpartofthedevice.5.Draganypointofthesecondpart(nowselected)toapointonthefirstpart.第一百零三頁(yè)，共138頁(yè)。104104半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第一百零四頁(yè)，共138頁(yè)。105105半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW提取一個(gè)子器件（boundary環(huán)境下）1.FromtheToolsarea,click2DCut.2.Dragthepointersothataframeenclosesthesubdevice.TheSaveAsdialogboxisdisplayed.3.Savethesubdevicesunderachosen.4.Fromthedirectorylist,selectthedirectorywherethesubdeviceistobesaved.5.Specifytheforthesubdevice.6.ClickOK.TheextractedsubdeviceissavedintheDF–ISEboundaryformat.第一百零五頁(yè)，共138頁(yè)。106106半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW修改摻雜曲線信息(doping環(huán)境下）EditingprofilesandrefinementobjectsToeditanyobjectdefinedinthedopingandrefinementeditor:1.FromtheToolsarea,clickInformation.2.Clicktheobjecttobeedited.Alternatively:1.FromtheToolsarea,clickSelection.2.Double-clicktheobjecttobeedited.第一百零六頁(yè)，共138頁(yè)。107107半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWDeletingprofilesandrefinementobjects(doping環(huán)境下）Todeleteanyobjectdefinedinthedopingandrefinementeditor:1.FromtheToolsarea,clickDelete.2.Clicktheobjectstobedeleted.第一百零七頁(yè)，共138頁(yè)。108半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW畫矩形，定義襯底信息第一百零八頁(yè)，共138頁(yè)。109半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW定義P區(qū)信息第一百零九頁(yè)，共138頁(yè)。110半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第一百一十頁(yè)，共138頁(yè)。111半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第一百一十一頁(yè)，共138頁(yè)。112半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第一百一十二頁(yè)，共138頁(yè)。113半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW定義電極，需要加“點(diǎn)”第一百一十三頁(yè)，共138頁(yè)。114半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW定義網(wǎng)格，分層次定義，首先定義襯底第一百一十四頁(yè)，共138頁(yè)。115半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW定義P型區(qū)網(wǎng)格第一百一十五頁(yè)，共138頁(yè)。116半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWP型區(qū)網(wǎng)格定義后的圖形第一百一十六頁(yè)，共138頁(yè)。117半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第一百一十七頁(yè)，共138頁(yè)。118半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW利用mdraw工具打開(kāi)dios工藝模擬所生成的器件結(jié)構(gòu)1）首先要知道dios工藝所生成的器件結(jié)構(gòu)的文件名2）利用mdraw打開(kāi)該文件3）構(gòu)建網(wǎng)格（doping環(huán)境下）4）保存第一百一十八頁(yè)，共138頁(yè)。119半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯3Ddevise$devise>File>new>Draw>AutoRegionNamingExactcoordinatesCreate3DregionCubiod用鼠標(biāo)在桌上畫一個(gè)立方體,將顯示一個(gè)對(duì)話框,輸入000,111,創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)方體(P區(qū)),

第一百一十九頁(yè)，共138頁(yè)。120半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW再輸入另外一組數(shù)據(jù)010,121,形成N區(qū)第一百二十頁(yè)，共138頁(yè)。121半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW確定電極所在面如果被遮擋，需要旋轉(zhuǎn),然后Contact>contactsetsanode第一百二十一頁(yè)，共138頁(yè)。122半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW第一百二十二頁(yè)，共138頁(yè)。123半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWCathode第一百二十三頁(yè)，共138頁(yè)。124半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAW設(shè)置電極后第一百二十四頁(yè)，共138頁(yè)。125半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWP區(qū)摻雜Device>consatntpro數(shù)據(jù)填完后，點(diǎn)“Addplacement”第一百二十五頁(yè)，共138頁(yè)。126半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWN區(qū)摻雜第一百二十六頁(yè)，共138頁(yè)。127半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)編輯--MDRAWMesh>Refinementplacement填入數(shù)據(jù)后,Buildmesh

彈出對(duì)話框Savegridtofile起個(gè)名字，Buildmesh第一百二十七頁(yè)，共138頁(yè)。128128BJT工藝流程-DiosTitle('BJTexample')對(duì)仿真初始化，為圖形窗口命名為“BJTexample”；Grid(X(0,10)Y(-3,0),Nx=20)建立初始網(wǎng)格（用戶網(wǎng)格）及定義器件區(qū)域；Replace(control(maxtrl=8,RefineGradient=-7，RefineMaximum=0，RefineJunction=-7RefineBoundary=-7))對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行調(diào)整，指定網(wǎng)格的調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)：maxtrl=8表示三角形的最大優(yōu)化級(jí)別為8RefineGradient=-7表示最大的摻雜梯度優(yōu)化級(jí)別為-7RefineMaxim=0表示摻雜濃度最大處取消優(yōu)化RefineJunction=-7表示結(jié)處三角形網(wǎng)格優(yōu)化級(jí)別為-7RefineBoundary=-7表示網(wǎng)格邊界的最大優(yōu)化級(jí)別為-7

第一百二十八頁(yè)，共138頁(yè)。129129BJT工藝流程-Dios關(guān)于網(wǎng)格的細(xì)化Replace(Control(MaxTrl=8,RefineBoundary=-7,RefineGradient=-7,RefineMaximum=0,RefineJunction=-7))MaxTrl表示三角形最大的優(yōu)化級(jí)別RefineBoundary參量對(duì)不同材料的邊界進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化，該參量主要用在氧化步驟之前，以及光刻步驟之后;RefineGradient參量對(duì)濃度梯度較大的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化；RefineJunction參量對(duì)PN結(jié)邊界區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格優(yōu)化。上述網(wǎng)格參量的絕對(duì)值越大，則網(wǎng)格劃分越細(xì)。每一級(jí)別是低一級(jí)別網(wǎng)格邊長(zhǎng)的1/2。第一百二十九頁(yè)，共138頁(yè)。130130BJT工藝流程-DiosLevelofrefinement:1234567Trianglesidelength[μm]:50.0250.01250.006250.003125上述是假定初級(jí)網(wǎng)格（用戶定義的網(wǎng)格）的三角形邊長(zhǎng)為0.2um，對(duì)于本節(jié)的初級(jí)網(wǎng)格為0.5um第一百三十頁(yè)，共138頁(yè)。131131BJT工藝流程Substrate(element=As,concentration=1e15,orientation=111)

定義硅襯底的晶向是<111>，摻雜濃度為1e15,雜質(zhì)為砷Graphic(triangle=on,plot)開(kāi)始顯示和控制圖形輸出，tri