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总体仿真流程概括:
SPROCESS 模拟工艺步骤,比如光刻、离子注入、退火等,进而得到一个含
有材料、边界、掺杂信息的文件
SDE 读取 SPROCESS 的输出文件,利用图形化界面打开,再对结构添加电
极、划分网格,然后输出一个含有电极信息并划分好网格的文件
实际上 SDE 可用来手动绘制想要的器件结构,包括材料、边界、掺杂等。
Sdevice 读取经过 SDE 处理的输出文件,并利用各种物理模型与数学算法,
模拟器件的各种物理参数。
下面以一个完整的流程为例,分部分说明
SPROCESS
操作流程:
1. 新建工程:Project——new——new project (左上角)
2. 添加仿真工具:在“No Tools”面板上右击“add„”添加仿真工具 sprocess
然后选择“Use Ligament to Create Input Files”-“yes”
3. 右键点选选择新加的 sprocess 图标,选择 Edit Input——Ligament Flow,得到新的
Ligament Flow Editor 界面。点击 Edit——Add Process Header,得到工艺仿真的头文件。
变量和宏
工艺流程
新建宏
转换成语句
还原
参数显示、修改区
类属列表
工艺列表 宏列表
点选 environment,在参数显示区修改:(双击)
◆ title 自定义名字
◆ region 修改为 0 0 5.1 2
注:
仿真区域是以(x0 y0 x1 y1)的顺序表示的。但是其对深度的设定,即 y0 与 y1 的差值,
会由下面将提到的参数 depth 覆盖,即 depth 的取值会决定 y1 的大小,y1=y0+depth。
比如:设置成为 0 0 5.1 2 (之后的坐标定义与此完全不同,具体后面会提到)
◆ 右击 user_grid,选择 ,点击前面的“+”符号,双击 “sprocess”
在对话框中点击 ,在如下图所示的弹出框内,输入网格的设置与材料
的定义。
如下面的设置:
line x location=0 spacing=0.01 tag=Top
line x location=0.5 spacing=0.05
X
Y
x0,y0
x1,y1
line x location=1 spacing=0.1
line x location=2 spacing=0.2 tag=Bottom
line y location=0 spacing=0.05 tag=Left
line y location=5.1 spacing=0.05 tag=Right
region silicon xlo=Top xhi=Bottom ylo=Left yhi=Right
location 标明位置,spacing 设置在该位置的网格间距,位于两个 location 之间的部分的
网格间距介于两端所设的 spacing 数值之间,一般以近似线性变化。Tag 设置了一些参数,
作为仿真区域 region 的边界。
如该例子中的设置:在纵向,即 x 方向,垂直晶圆方向,坐标为 x=0 处附近的沿着 x
方向的网格间距为 0.01um,并把该线,即 x=0 定义为一个参数,叫做 Top;在 x=0.5 处附近
沿着 x 方向的网格间距为 0.05um,那么在 x=0 至 x=0.5 之间的区域,沿着 x 方向的网格间距
会由 0.01um 逐渐变化到 0.05um。y 方向的含义以此类推。
Region 语句定义材料的边界。如上例,定义了硅材料,它的边界分为上下左右,分别
用 xlo,xhi,ylo,yhi 表示(x 坐标 low,靠上;high 则靠下)。
◆ 其它的设置保持默认值。
Substrate 衬底参数设置:
◆ Dopant 设置杂质类型,如为 P 型掺杂,选择 boron
◆ Concentration 浓度设置,如 1e15,表示浓度为 1*10
15
/cm
3
另:关于类属功能。实际仿真中,在保证原有工艺流程的前提下,还可以进行一些配置,如
上图右边所示。其中加载和保存结构属于软件的“类属功能模块”,该功能模块含有下
面的几项:
注释
与注释类似,仅在翻译成命令行格式时文字外围的花纹不同
工艺流程中插入的命令行操作
加载已存为 dump 格式的工艺结构
保存当前实现的工艺结构
关于宏,Macro。宏是用户定义的一个打包的工艺流程,其内部含有某些工艺操作的组
合。用到宏一般有两种原因:一是为了整个工艺流程的条例清晰,将实现某些特定功能
的工艺步骤打包,并命名为有一定意义的宏名,便于之后检查和修改;二是某些工艺步
骤的组合出现次数较多,将其打包,会使得调用方便,也同样会使流程简洁清晰。
创建一个新的宏。点选 ,点击工具栏中 图标,会返回一个新的
宏,并提示输入宏名称。在光标后输入宏名后,注意要按回车键,否则宏不能被保存。
宏名称不要使用软件中已有的关键词,如“main,epitaxy”等,也不要使用“!·#¥”
等类似字符。如,建立一个名为“epi”的宏。得到下图所示:
点击宏名前面的“+”符号,使其变为“-”符号,在工艺列表区用鼠标选择 ,
并将其拖拽到宏名栏之上,待出现如下图所示的边框时松开鼠标,则外延工艺步骤已被
添加至宏“epi”中。
点击宏下的 图标,在变量显示与修改区会出现与外延工艺相关的变量及取
值。双击某项,就可以对其进行修改。
如上图双击“time”,将时间修改为 2,单位 hour,Ok。其它参数也都如此方法修改。其中
side 和 type 项使用默认项,无需修改。这样就完成了一个宏的完整定义。对于含有多项工
艺步骤的宏,只要按照顺序将相应的工艺步骤拖拽至相应位置,并修改工艺参数即可。
4. 按照之后列表中的工艺流程,添加入工艺流程显示区。
◆ 按住鼠标左键,将所需要的工艺步骤从工艺列表中拖出,拖到工艺流程显示区,然
后修改变量显示区与修改区的参数值,便完成了一步工艺设置。
◆ 关于工艺操作。涉及到的工艺操作如下:
使用掩模板光刻
直接用坐标定义掩模范围
外延
淀积
腐蚀
杂质注入
退火
准备就绪,下面开始工艺流程:
首先是初始定义的衬底图示(environment),注意坐标,之后参数修改的坐标都以此为标准
工艺流程:
步
骤
功能概括、
工艺步骤
参数
备注
EPI
外延生长
之后每结束一个蓝色标题,都会
给出此时的一个结构图
1
insert
双击 sprocess
打开 Open Text Area
输入
mgoals min.normal.size=5<nm>
max.lateral.size=0.1<um>
normal.growth.ratio=1.2
min.normal.size=5<nm>
max.lateral.size=0.1<um>
normal.growth.ratio=1.2 语句一
定要接在 mgoals 之后,可用空
格格开,但是不可换行
mgoals 语句具体意义见表后
2
epitaxy
Time 2 hour
Temperature 1100 ℃
Thick 4 μm
Dopant boron
Concentration 1e15/cm3
左栏为工艺参数,下面对参数的
给出将不再使用这种形式,会省
略参数名称,只给出参数值,由
于数值与单位成对出现,不会造
成歧义。参数表中未涉及的部分
使用默认设置,不需改动。
TRENCH
浅槽隔离
3
deposit
Oxide
11 nm
Deposition_type isotropic
(淀积类型为各项同性)
4
deposit
nitride(即 SiN)
165 nm
isotropic
5
pattern2d
双击 segments,修改 Value array
size 至 4,单击 OK
点击 segment 前+号,分别修改
[„]0 至[„]3 参数,例如分别设
为:-0.1 0.5 0.7 5.5 单位都是
um
Thick 1 μm
坐标两两一组。分别在
-0.1 至 0.5μm
0.7 至 5μm
两区域内有掩模存在
若 array size 为 2,则这两个数
之间,就是掩膜存在之处
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Tian.
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