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1、Silvaco TCADSilvaco TCAD 工艺仿真（三）工艺仿真（三） Tang shaohua, SCU *1Silvaco学习 E-Mail: shaohuachn shaohuachn 上一讲知识回顾和本讲内容 上一讲： 介绍各个工艺的参数及其意义，举例说明 （这些工艺有：离子注入，扩散，淀积，刻蚀，外延和抛 光） 这一讲内容 介绍光刻的各个步骤的仿真 工艺集成的概念 *2Silvaco学习 光刻示意图 *Silvaco学习3 光学系统 曝光（接近式） 对于光刻仿真需要定义的有：光源（波长，强度），成像系统 （透镜，滤波），掩膜结构，曝光，烘烤，显影 依此即可大体确定光刻仿真的流
2、程 OPTOLITH模块 OPTOLITH模块可对成像(imaging)，光阻曝 光(exposure)，光阻烘烤（bake）和光阻显 影（development）等工艺进 行精确定义。 OPTOLITH提供光阻的库及其光学性质和显 影时的特性（这些可根据需要修改）。 主要的小工艺步骤有： Mask,illumination,projection,filter,layout, image,expose,bake,develop *Silvaco学习4 MASK 命令MASK，导入掩膜，主要参数及说明 如下： 掩膜也可以由Maskviews编辑 得到 Layout命令可以描述掩膜特征 *Silv
3、aco学习5 Maskviews *Silvaco学习6 启动Maskviews： Maskviews的界面： Layout Layout，描述掩膜版图的特征，参数及说 明如下： *Silvaco学习7 Layout的例子 *Silvaco学习8 go athena layout structure outfile=mask1.str mask tonyplot mask1.str quit layout lay.clear x.lo=-2 x.hi=2 z.lo=-1 z.hi=1 layout lay.clear x.circle=0 z.circle=0 radius=.5 layout
4、 lay.clear x.circle=0 z.circle=0 radius=.5 ringwidth=.3 layout lay.clear x.tri=-0.4 z.tri=-0.5 height=1 width=1 illumination 命令illumination，设定基本的照明参数。 主要参数及其说明如下： 例句 *Silvaco学习9 Illumination i.line x.tilt=0.1 z.tilt=0.1 intensity=1 Projection Projection光学投影系统的定义 参数只有na(光学投影系统的孔隙数)和flare(成像 时出现的耀斑数)
5、例句 *Silvaco学习10 Projection na=.5 flare=1 Filter Filter定义发 射孔(pupil)的类型和光源形状及 其滤波特性。 主要参数及其说明如下（illum.filter也类似） *Silvaco学习11 Pupil.filter in.radius=0.1 out.radius=0.2 phase=0 transmit=0.1 illum.filter gaussian radius=0.05 angle=0 gamma=1 sigma=0.3 clear.fil 例句： Image Image(成像)，成像窗口定义 *Silvaco学习12 Im
6、age win.x.lo=-2 win.x.hi=2 win.z.lo=0 win.z.hi=2 dx=0 gap=50 例句： expose Expose（曝光），主要参数及说明如下： *Silvaco学习13 Expose dose=200 num.refl=5 all.mats Expose z.cross cross.val=.1 例句 Bake Bake定义对 光阻的后曝光和后坚膜时的烘烤 *Silvaco学习14 Bake time=25 temp=150 reflow Bake time=10 temp=150 reflow dump dump.prefix=bake 例句 de
7、velop Develop（显影），主要参数及说明如下： *Silvaco学习15 Develop的例句 *Silvaco学习16 Develop kim dump=1 time=30 steps=10 Develop mack time=30 steps=5 substeps=30 Rate.develop name.resist=my e1.dill=1 e2.dill=0.5 e3.dil=0.003 完整的光刻仿真 *Silvaco学习17 go athena set lay_left=-0.5 set lay_right=0.5 illumination g.line illum.f
8、ilter clear.fil circle sigma=0.38 projection na=.54 pupil.filter clear.fil circle layout lay.clear x.lo=-2 z.lo=-3 x.hi=$lay_left z.hi=3 layout x.lo=$lay_right z.lo=-3 x.hi=2 z.hi=3 image clear win.x.lo=-1 win.z.lo=-0.5 win.x.hi=1 win.z.hi=0.5 dx=0.05 one.d structure outfile=mask.str intensity mask
9、tonyplot mask.str mask.str *Silvaco学习18 line x loc=-2 spac=0.05 line x loc=0 spac=0.05 line x loc=2 spac=0.05 line y loc=0 spac=0.05 line y loc=2 spac=0.2 init silicon orient=100 c.boron=1e15 two.d deposit nitride thick=0.035 div=5 deposit name.resist=AZ1350J thick=.8 divisions=30 rate.dev name.resi
10、st=AZ1350J i.line c.dill=0.018 structure outfile=preoptolith.str tonyplot preoptolith.str expose dose=240.0 num.refl=10 bake time=30 temp=100 develop kim time=60 steps=6 substeps=24 structure outfile=optolith.str tonyplot optolith.str Preoptolith.str optolith.str 工艺集成 本质上只是单项 工艺的整合 一个器件的制作都需经过 一系列复杂
11、的过程 不同类型的器件需要关注的重点不同 如MOS的沟道和栅之间的界面特性 ATLAS中有部分器件仿真的例子就是从工艺 开始得到结构的，可供参考。 要擅于使用优化工具 *Silvaco学习19 纵向视图： 图例说明： P型衬底 P型外延层 N-Well P型有源层 N型有源层 栅氧化层 接触金属 G SD G S D 剖面图： 各光刻包括： N阱光刻 P型有源层光刻 N型有源层光刻 栅氧光刻 氧化隔离光刻(视工艺所需) 金属电极光刻 从版图看从版图看AlAl栅栅CMOSCMOS的制作流程的制作流程 *20Silvaco学习 光刻版图案： （负胶，光致抗蚀，有金属图案处会被刻蚀掉） 光刻加后续工
12、艺处理后剖面结构图 工艺说明： 衬底处理和外延都不需要光刻 制作N阱 工艺步骤： 1，氧化（掺杂掩蔽） 2，光刻 3，N-型掺杂 N N阱制作阱制作 *21Silvaco学习 光刻版图案： 光刻加后续工艺处理后剖面结构图 工艺说明： N型有源层光刻 工艺步骤： 1，氧化 2，光刻 3，N+掺杂 N N型有源层制作型有源层制作 *22Silvaco学习 光刻版图案： （负胶，光致抗蚀，有金属图案处会被刻蚀掉） 光刻加后续工艺处理后剖面结构图 工艺说明： 栅氧氧化的光刻版图 栅氧要覆盖一部分有源区 工艺步骤： 1，氧化 2，光刻 栅氧制作栅氧制作 *23Silvaco学习 G SD G S D 光
13、刻版图案： （负胶，光致抗蚀，有金属图案处会被刻蚀掉） 光刻加后续工艺处理后剖面结构图 工艺说明： 金属电极制作 工艺步骤： 1，氧化 2，光刻 3，刻蚀SiO2 4，淀积金属铝 5，CMP AlAl电极制作电极制作 *24Silvaco学习 G SD G S D 光刻版图案 （只有黑色的金属条，其他部分只是为了说明相对位置 图案也可以灵活） 工艺说明： 隔离氧化层制作 工艺步骤： 1，氧化 2，光刻 3，刻蚀 4，淀积氧化层 5，CMP 隔离氧化层制作隔离氧化层制作 光刻加后续工艺处理后剖面结构图 *25Silvaco学习 本讲希望大家体会的 熟悉工艺仿真流程 Set的使用 写语法时注意养成好习惯 适时地Tonyplot一下 *Silvaco学习26 谢谢！ *27Silvaco学习 交流时间 *28Silvaco学习
