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1、发之于心 察之于微 究之以底 亲而为之新一代工艺及器件仿真工具Sentaurus1课程内容Sentaurus TCAD介绍与概述Sentaurus Workbench介绍与使用Sentaurus Process Simulator介绍与使用Sentaurus Structure Editor介绍与使用Sentaurus Device Simulator介绍与使用Sentaurus其他工具介绍2/110TCAD概述什么是 TCAD？TCAD计算机辅助技术(Technology Computer Aided Design)Process Simulation；Device SimulationTC
2、AD工具有哪些？Sentaurus Workbench (SWB)Sentaurus Process (sprocess)Sentaurus Structure Editor (sde)Sentaurus Device (sdevice)Tecplot SV/Inspect3/110Synopsys公司简介Synopsys公司总部设在美国加利福尼亚州 Mountain View，有超过60家分公司分布在北美 、欧洲与亚洲。2002年并购Avant公司后，Synopsys公司成为提供 前后端完整IC设计方案的领先EDA工具供应商。Sentaurus是Synopsys公司收购瑞士 ISE(Inte
3、grated Systems Engineering)公司后发布 的产品，全面继承了ISE TCAD,Medici和 Tsuprem4的所有特性及优势。4/110TCAD概述T4 / MediciSentaurusISESilvaco sprocesssdesdeviceTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench (SWB)5/110TCAD概述T4 / MediciSentaurusISESilvaco sprocesssdesdevic eTCAD*_fps.tdr*_fps.c
4、md*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench (SWB)6/110Sentaurus Workbench介绍与使 用Getting StartedCreating ProjectsBuilding Multiple Experiments7/110Workbench基于集成化架构模式来组织、实施 TCAD仿真项目的设计和运行，为用户提供了 图形化界面，可完成系列化仿真工具软件以及 诸多第三方工具的运行，以参数化形式实现 TCAD项目的优化工程。SWB的工具特征8/110SWB的工具特征SWB被称为“虚拟的集成电路芯片加工厂”
5、SWB环境科集成Synopsys公司的系列化TCAD 仿真工具，使用户在集成环境下实现TCAD仿真 及优化。SWB基于现代实验方法学和现代实验设计优化 的建模。用户可根据进程进行实验结果的统计 分析、工艺及器件参数的优化。SWB支持可视化的流程操作，用户可方便地安 排和检测仿真的动态过程。9/110安装在137服务器下利用putty软件在137中取得端口号：vncserver geometry 1280x960利用VNC软件登陆137服务器 Getting Started10/110打开软件指令：source /opt/demo/sentaurus.envGENESISe&重装license指
6、令su - （进入root，密码向机房管理员索取）/opt/sentaurus09/linux/bin/lmdown c /opt/license/synopsys.dat (关闭license)/opt/sentaurus09/linux/bin/lmgrd c /opt/license/synopsys.dat （安装license）exit (退出root权限)Getting Started11/110Creating Projects 主菜单仿真工具菜单项目编辑环境12/110Creating Projects13/110新建文件夹和项目Creating Projects14/110构
7、造仿真流程SP 工艺仿真SE 网格策略和 电极定义SD 器件特性 仿真SE 器件绘制以 网格定义SD 器件特性 仿真Creating Projects15/110Creating Projects16/110Building Multiple Experiments 17/110Building Multiple Experiments18/110Building Multiple Experiments19/110Building Multiple ExperimentsParameter在cmd文件中的定义与使用:20/110TCAD概述T4 / MediciSentaurusISESil
8、vaco sprocesssdesdevic eTCAD*_fps.tdr*_fps.cmd*_bnd.tdr*.tdr*_msh.tdr*.plt*_dvs.cmd*_des.cmdWorkbench (SWB)21/110Sentaurus Process SimulatorSynopsys Inc.的Sentaurus Process 整合了：Avanti 公司的TSUPREM系列工艺级仿真工具（ Tsuprem，Tsuprem，Tsuprem只能进行一维仿 真，到了第四代的商业版Tsuprem4能够完成二维模拟 ）Avanti公司的Taurus Process 系列工艺级仿真工具；IS
9、E Integrated Systems Engineering公司的ISE TCAD 工艺级仿真工具Dios（二维工艺仿真）FLOOPS-ISE（ 三维工艺仿真）Ligament（工艺流程编辑）系列工具， 将一维、二维和三维仿真集成于同一平台。22/110Sentaurus Process在保留传统工艺级仿真工具卡与命令行运行模 式的基础上，又作了诸多重大改进：增加、设置了一维模拟结果输出工具（Inspect）和二 维、三维模拟结果输出工具（Tecplot SV）。Inspect 提供了一维模拟结果的交互调阅。而Tecplot SV 则实 现了仿真曲线、曲面及三维等输出结果的可视化输出。 （
10、ISE TCAD的可视化工具Inspect和tecplot的继承）增加、设置了模型参数数据库浏览器（PDB），为用户 提供修改模型参数及增加模型的方便途径；23/110Sentaurus ProcessSentaurus Process 还收入了诸多近代小尺寸模 型。这些当代的小尺寸模型主要有：高精度刻蚀模型及高精度淀积模型；基于Crystal-TRIM 的蒙特卡罗（Monte Carlo）离子注 入模型、离子注入校准模型、注入解析模型和注入损伤 模型；高精度小尺寸扩散迁移模型等。引入这些小尺寸模型，增强了仿真工具对新材 料、新结构及小尺寸效应的仿真能力，适应未 来半导体工艺技术发展的需求。2
11、4/110Sentaurus Process25/110Sentaurus Process Print（Hello NMOS！）26/110Sentaurus Process 27/110关键词SP器件结构说明语句region：用于指定矩形网络中的矩形材料区域Line：用于定义器件的矩形区域网格Grid：执行网络设置的操作命令Doping：定义分段的线性掺杂剖面分布Refinebox：设置局部网格参数，并使用MGOALS库执行网络细化Contact：设置器件仿真需要的电极结构信息。SP的工艺步骤说明语句Deposit：淀积语句Diffuse：高温热扩散与高温氧化Photo：光刻胶Mask：定义
12、掩膜光刻和离子注入所需要的掩膜类型Etch：刻蚀Strip：剥离Implant：实现离子注入仿真的语句28/110定义2D器件区域#Hello NMOSGraphics online x location= 0.0 spacing= 1.0 tag=SiTop line x location=50.0 spacing=10.0 line x location= 0.5 spacing=50.0 line x location= 2.0 spacing= 0.2 line x location= 4.0 spacing= 0.4 line x location=10.0 spacing= 2.0
13、 tag=SiBottomline y location=0.0 spacing=50.0 tag=Mid line y location=0.40 spacing=50.0 tag=RightInitial 2D grid.29/110region silicon xlo=SiTop xhi=SiBottom ylo=Mid yhi=Rightinit concentration=1.0e+15 field=Phosphorus wafer.orient=100 （N形 衬底）仿真区域初始化Boron注入implant Boron dose=2.0e13 energy=200 tilt=0
14、rotation=0implant Boron dose=1.0e13 energy= 80 tilt=0 rotation=0implant Boron dose=2.0e12 energy= 25 tilt=0 rotation=0 （P阱 ）常见掺杂杂质N型：Phosphorus、ArsenicP型：Boron30/110生长栅氧化层min.normal.size用来指定边界处的网格间距，离开表面后按照 normal.growth.ratio确定的速率调整，accuracy为误差精度。mgoals on min.normal.size=1 max.lateral.size=2.0 nor
15、mal.growth.ratio=1.4 accuracy=2e-5#-Note: accuracy needs to be much smaller than min.normal.sizediffuse temperature=850 time=10.0 O2生长多晶硅deposit poly type=anisotropic thickness=0.18 （各向异性）mask name=gate_mask left=-1 right=90 etch poly type=anisotropic thickness=0.2 mask=gate_masketch oxide type=anis
16、otropic thickness=0.131/110注意点掩膜版使用前必须要先定义，maskEtch命令用来去除没有光刻胶保护的材料多晶硅的二次氧化为减小多晶硅栅表面的应力，需要再多晶硅上 生长一层薄氧化层diffuse temperature=900 time=10.0 O2 pressure=0.5 mgoals.native默认pressure为1atm。Mgoals.native表示自动采用MGOALS对这层 进行网格分布32/110Mgoals.native33/110保存结构文件Sentaurus Process 中使用struct命令来 保存结构文件，同 样可以使用Tecplot SV来调阅结构文件 。保存格式有TDR 和DF-ISE，这里使 用TDR格式来保存struct tdr=NMOS4 34/110refinebox silicon min= 0.0 0.05 max= 0
