SILVACO TCAD工具：ATHENA工艺仿真与硼掺杂特性分析

"TCAD Silvaco工具的使用教程，主要涵盖如何利用SILVACO公司的TCAD软件，特别是ATHENA模块进行工艺仿真，并通过实例讲解了NMOS工艺的仿真流程，包括创建仿真网格、淀积、刻蚀、氧化、扩散、离子注入等关键步骤。同时，还介绍了如何分析和展示硼掺杂特性的方法，涉及到2D Mesh菜单和TONYPLOT的Cutline工具。" 在TCAD Silvaco中，ATHENA是一个重要的工艺仿真工具，用于模拟半导体制造过程。用户通过输入文件来定义和控制整个工艺流程。在NMOS工艺仿真中，首先需要创建一个初始结构，这涉及定义仿真网格。在创建网格时，考虑到精度和计算效率，会在有特殊需求的区域（如离子注入或PN结）设置更密集的网格。例如，通过MeshDefine菜单定义非均匀网格，确保在晶体管的有源区有精细的网格分布。 在工艺流程中，模拟了多个步骤，如： 1. 淀积操作：模拟材料沉积在硅基片上的过程，这是构建器件结构的基础。 2. 几何刻蚀：模拟使用化学或物理方法去除部分材料，形成所需的器件形状。 3. 氧化：模拟硅表面的氧化层形成，这对于MOSFET的栅极绝缘层至关重要。 4. 扩散与退火：模拟掺杂剂（如硼）的扩散以及随后的热处理，以形成P型区域。 5. 离子注入：在特定区域引入高剂量的掺杂剂，以精确控制器件的电特性。 6. 结构操作：管理并调整器件结构，包括保存和加载结构信息。 在完成这些步骤后的分析阶段，可以利用2D Mesh菜单和TONYPLOT工具查看和分析硼掺杂特性。例如，通过Plot Structure功能加载阈值电压调整注入后的历史文件，然后在TONYPLOT中用Display...和Contours选项展示硼杂质的剖面轮廓线。这有助于理解硼分布的精确形状，对优化器件性能至关重要。 此外，图4.25和4.26展示了阈值电压调整注入的仿真过程，而图4.27则说明了在定义轮廓线时的具体操作。整个过程强调了TCAD Silvaco在半导体器件设计和优化中的重要作用，它允许工程师在实际制造前预测和调整器件的性能。通过这样的仿真，可以有效地减少实验次数，降低成本，提高研发效率。