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 Sentaurus TCAD工艺器件仿真
◆   Sentaurus TCAD功能介绍

   Synopsys公司最新发布的TCAD工具命名为Sentaurus TCAD,它是Synopsys公司收购瑞士ISE(Integrated Systems Engineering)公司后发布的产品,Sentaurus TCAD全面继承了ISE TCAD,Medici和Tsuprem4的所有特性及优势,它包含众多的组件,主要由Sentaurus Device,Sentaurus Process,Device Editor,Workbench等模块构成。


 Sentaurus Device模块;Sentaurus Process模块;Device Editor模块; Workbench模块

 Sentaurus Device模块

    随着集成电路制程技术的长足发展, 集成化器件的特征尺寸已由超深亚微米逼近nm 级层次。器件特征尺寸的等比例缩小, 器件结构已达到临界尺度并接近于电子的相干距离。器件物理特性的分析也进入量子力学的分析层次。诸多经典的器件物理模型( 二维器件物理特性分析系统Medici-Synopsys Inc.) 已不能够满足nm 级器件的解析分析要求。对于nm 级器件, 诸多小尺寸效应所呈现出的各向异性对器件核心参数的影响越发显著。近几年对进一步完善小尺寸器件物理模型并提升器件物理特性模拟与分析工具的仿真技术需求也越发迫切。SenTaurus Device 面向最新的nm 级集成工艺制程和器件结构, 基于小尺寸器件物理效应, 可实现甚大规模( ULSI) 集成器件的器件物理特性级虚拟分析。显然, SenTaurus Device 与工艺制程级仿真接口, 完成了器件物理特性的虚拟测试, 构成了完整的集成电路芯片级的底层设计。SenTaurus Device整合了Avanti的Medici、TaurusDevice及ISE的DESSIS 器件物理特性级仿真工具, 充实并修正了诸多器件物理模型, 推出了新的器件物理特性分析工具SenTaurus Device。
    Sentaurus Device模块作为业界标准器件的仿真工具, 可以用来预测半导体器件的电学、温度和光学特性, 通过一、 二、三维的方式对多种器件进行建模, 包括SOI、 Strain Silicon、SiGe、BiCMO、 HBT、IGBT、MOSFET等, 从简单的二极管、 三极管, 到复杂的CMOS器件、 光电器件、功率器件、射频器件、存储器件等都有准确的模型。不仅可以准确快捷地进行传统半导体工艺流程模拟和器件仿真,对于各种新兴及特殊器件,例如深亚微米器件、绝缘硅(SOI)、SiGe、功率器件、高压器件、异质结、光电器件、量子器件及纳米器件也同样都可以进行精确有效的仿真模拟。
此模组采用现有的最先进的商用模型, 无需流片就可以对器件设计进行模拟和优化以达到最好的性能. 这就避免的成本高昂的实验和多次FAB流片损失。
无需制造出实际的器件就可以通过仿真来预测半导体器件的电气特性;
基于先进的C++软件架构和成熟高效的数值解析算法,具有极强的扩展能力;
可以得到任意工作条件下端口的静态和瞬态的电压和电流;
通过电位、电场、载流子、电流密度、电子复合与生成的分布率等方面深入了解器件的内在物理机制;
业界先进的载流子隧穿模型, 包括非局域隧穿、热电子发射、直接隧穿、准确地模拟量子器件、异质结器件和光学器件;
无需制造出实际的器件就可以对器件进行优化并找出理想的结构参数;
研究击穿和失效的机理,如漏电流路径和热载流子效应;
为生成小型模型而准备数据,以便在流片前对电路设计进行分析;
采用PEMI(physical Model and Equation Interface)进行仿真,在仿真时引入用户定义的物理模型和方程。

Sentaurus Process模块

    Synopsys Inc.的Sentaurus Process 整合了:
⑴Avanti 公司的TSUPREM系列工艺级仿真工具(Tsupremⅰ、Tsupremⅱ、Tsupremⅲ只能进行一维仿真,到了第四代的商业版Tsuprem4能够完成二维仿真模拟);
⑵Avanti公司的Taurus Process 系列工艺级仿真工具;
⑶ISE 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。
    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:
⑴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;
⑵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。(实际为ISE TCAD的可视化工具Inspect和tecplot的继承)
    此外,Sentaurus 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:
⑴高精度刻蚀模型及高精度淀积模型;
⑵基于Crystal-TRIM 的蒙特卡罗(Monte Carlo)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;
⑶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。
    Sentaurus Process是业界标准的工艺仿真工具,可以对IC生产工艺进行优化以缩短产品开发周期和产品定型。此模块是一个全面的高度灵活的一、 二、三维工艺模拟工具,拥有快速准确的刻蚀与参杂模拟模型,由基于Crystal-TRIM的蒙特卡罗(Monte Carlo)离子注入模型和先进的离子注入校准表,离子注入分析和缺陷模型以及先进的扩散模型。
    Synopsys公司还研发了一个基于Levelset方法的网格模块工具,此模块具有高品质的各向异性格栅(anisotropic grids)和高速解决方案。所有这些使模拟结果更加准确和可靠。经过大量最新试验的校准,运用Synopsys公司的精确校准手段,Process在Si/SiGe器件领域具有非常强大的预测能力。另外,Synopsys公司还提供了经过检验的校准参数库。
设计先进的Si/SiGe、BiCMOS和SOI技术的器件及其制造工艺;
通过准确仿真离子注入、扩散、氧化、硅化物生长、外延生长、蚀刻、淀积和光刻胶工艺等步骤来预测一、二、三维产品结构特性;
评估并改进传统和新型隔离技术如LOCOS、SWAMI、深沟道隔离和浅沟道隔离(STI);
研究离子注入工艺,包括晶圆片倾斜和旋转、屏蔽、注入损伤、无定型结晶、PAI、氧化物筛选、离子沟道等各种效应;
研究杂质扩散,包括氧化增强扩散(OED)、瞬态增强扩散(TED)、空隙聚积、掺杂激活和掺杂剂量损失;
研究所有的层在高温环境下热氧化,硅化物生长、热匹配失调、蚀刻、淀积和应力释放等因素作用下所受力的历史纪录;
测定基本的电气特性,包括面电阻、阈值电压、C-V特性曲线(包括量子力学校正);
进行二维、三维器件分析并建立工艺结构。

Device Editor模块

    此模块具有三个操作模式:二维器件编辑、三维器件编辑、三维工艺流程模拟。几何操作和工艺模拟可以自由组合,增加了生成三维器件的灵活性。几何操作通过几何内核来进行,Device Editor提供了先进的可视化工具,用户可以清楚地看到创建器件的每个步骤,功能强大的透视功能使得用户可以选择观看特定区域或者透明化某些区域。

Workbench模块

    此模块集成了Synopsys的TCAD各模块工具的图形前端集成环境,用户可以通过图形界面来进行半导体研究及其制备工艺模拟和器件仿真的设计,组织和运行。使用户可以很容易建立IC工艺流程以便TCAD进行模拟,还可以绘制器件的各端口电学性能等重要参数.
优化IC制造工艺,是真正的Virtual Wafer Fab系统;
缩短产品开发周期;
令设计更符合制造的要求以最大提高产量;
可以评估和折中设计的各种方案。

TOMEDA提供的Sentaurus软件学习资料清单:(可提供所有类型器件设计实例)


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入门教程
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