使用SILVACO TCAD进行工艺仿真：ATHENA的多晶硅栅极定义与刻蚀

"这篇文档主要介绍了如何利用SILVACO公司的TCAD工具ATHENA进行工艺仿真，特别是针对NMOS工艺的仿真。内容涵盖了多晶硅层的共形淀积和几何图形刻蚀，同时也详细讲解了如何在ATHENA中创建初始结构、设置网格、进行淀积、刻蚀、氧化、扩散、退火、离子注入等关键步骤。" 在TCAD Silvaco的工艺仿真中，ATHENA是一个重要的工具，用于模拟半导体制造过程中的物理现象。在NMOS工艺仿真中，多晶硅层的共形淀积是至关重要的步骤，它涉及到晶体管性能的关键参数。共形沉积确保多晶硅层能够紧密覆盖衬底表面的不规则形状，这对于晶体管的栅极结构至关重要。在描述中提到，多晶硅栅极的定义是在x轴上的特定位置进行刻蚀，如x=0.35μm开始，中心位于x=0.6μm，这在实际的工艺流程中是为了形成晶体管的沟道区域。 在ATHENA软件的操作中，用户首先需要创建一个仿真网格，这直接影响到仿真精度和计算时间。例如，通过Deckbuild命令行界面，用户可以定义一个非均匀网格，细化离子注入或PN结形成的区域，以提高仿真精度。在0.6μm×0.8μm的区域内，用户会设置不同间距的网格线以适应工艺需求。 接下来，文档详细阐述了淀积操作，如多晶硅的淀积，通常采用化学气相沉积（CVD）技术，以形成均匀的薄层。然后是几何刻蚀操作，通过选择适当的刻蚀类型（如左边缘刻蚀）和材料（如多晶硅），设定刻蚀位置，以实现所需结构的精确定义。 此外，氧化过程模拟了二氧化硅层的生成，扩散和退火过程则涉及掺杂剂的分布和激活，而离子注入则用于在衬底中引入特定类型的杂质，以调整器件的电特性。所有这些步骤都在ATHENA中通过相应的命令和参数进行配置，最终形成完整的工艺流程。 结构操作包括保存和加载结构信息，这是仿真过程中非常关键的环节，便于用户保存当前的工艺状态，并在后续进行修改或重复仿真。通过理解并掌握这些操作，用户能够在ATHENA中构建复杂的半导体器件模型，进行精确的工艺流程仿真，以优化器件性能并解决设计问题。