仿真组件:
工艺仿真组件ATHENA:
很强的工艺仿真能力,
包括单项工艺:离子注入、扩散、淀积、 刻蚀、外延、光刻,氧化等等。
ATHENA 的输入输出框架:
输入侧重工艺条件的控制,输出侧重仿真能力。
AHTENA 中,存储参数的文件目录:
注意:不要去更改这些参数文件,否则容易破坏软件。
ATHENA 生成的标准结构文件(Standard Structure File, SSF) 可以在其他的仿真器如 ATLAS 或 DevEdit 中使用。
SSF 内含有 mesh 信息、solution 信息、model 信息和其他相关的参数。
ATHENA的示例库
含有很多单项工艺的例子,在器件仿真的例子里也有一些是由工艺 仿真来生成器件结构的。
示例是按工艺类型分组的:
athena_adaptmesh,athena_advanced_diffusion, athena_calibration,athena_complex,athena_compound,athena_diffusion,athena_elite, athena_implant,athena_misc,athena_optolith,athena_oxideation 和 doe。
双击两下会出现已经仿真好的结果
建立仿真网格: 在仿真工艺之前需要先建立网格,这时的网格是指衬底的网格(如果后续工艺带来了新的材料层,则有相应的网格控制的参数)。
仿真初始化:
工艺步骤:仿真的工艺,如淀积、光刻、氧化、刻蚀或扩散等等。每一个工艺都有相应的模型以及参数,对于工艺参数的设定需要参考手册或相关文献。
提取特性:经过工艺步骤之后可以提取工艺的结果如结深、材料厚度,浓度分布等。
结构操作:如导入结构、对结构旋转、做镜像和保存等。
Tonyplot 显示:显示仿真的结果
仿真的时候上面的步骤不一定都需要,比如:
例子:
工艺:有离子注入和退火
# 启动工艺仿真器 ATHENA
go athena
# 网格定义,其中“loc”是“location”的简称,“spacing”也常简写为“spac”
# dimension definition
line x loc = 0.0 spacing=0.1
line x loc = 0.1 spacing=0.1
line y loc = 0 spacing = 0.02
line y loc = 2.0 spacing = 0.20
# 仿真初始化,亦即衬底定义。硅衬底,含磷浓度 1×10^14cm^(-3)。
# initialize the mesh
init silicon c.phos=1.0e14
# 工艺步骤,硼离子注入和退火两步工艺。一个命令占一行。
# perform uniform boron implant
implant boron dose=1e13 energy=70
# perform diffusion
diffuse time=30 temperature=1000
# 提取仿真特性,这里是提取结深。
extract name="xj" xj silicon mat.occno=1 x.val=0.0 junc.occno=1
# 保存结构到文件,结构文件以“str”作为后缀名
# save the structure
structure outfile=boron_implant.str
# 显示当前结构。
# plot the final profile
tonyplot boron_implant.str
#退出仿真器。
quit
工艺仿真的结果形式有多种,如保存的结构文件,实时输出窗口中显示的信息,提取保 存的 dat 文件。结构文件和 dat 文件可由 tonyplot 进行显示
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。
Silvaco TCAD 是基于网格计算的仿真工具,在网格点处计算其特性,
二维仿真的网格点(node)的总数 Np 不能超过 20,000 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。
网格定义的语法:
LINE X | Y LOCATION= [SPACING=] [TAG=] [TRI.LEFT | TRI.RIGHT]
定义网格线的命令为“line”
参数主要有“x”、“y”、“location”、“spacing”和“tag” 等。
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 设定在该 loc 处临近网格线间的间距,loc 和 spacing 的默认单位都是 μm。
Tag 参数可在相应的位 置添加标签,这会在以后定义边界和区域的时候提供方便。
注意网格的原点在左上角,y 的坐标越往上是越小的