半导体器件TCAD设计与应用电子书

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前言

第1章 半导体工艺及器件仿真工具Sentaurus TCAD

1.1 集成工艺仿真系统 Sentaurus Process

1.1.1 Sentaurus Process工艺仿真工具简介

1.1.2 Sentaurus Process基本命令介绍

1.1.3 Sentaurus Process中的小尺寸模型

1.1.4 Sentaurus Process仿真实例

1.2 器件结构编辑工具Sentaurus Structure Editor

1.2.1 Sentaurus Structure Editor（SDE）器件结构编辑工具简介

1.2.2 完成从Sentaurus Process到Sentaurus Device的接口转换

1.2.3 创建三维结构

1.3 器件仿真工具Sentaurus Device

1.3.1 Sentaurus Device器件仿真工具简介

1.3.2 Sentaurus Device主要物理模型

1.3.3 Sentaurus Device仿真实例

1.4 集成电路虚拟制造系统Sentaurus Workbench简介

1.4.1 Sentaurus Workbench（SWB）简介

1.4.2 创建和运行仿真项目

参 考 文 献

第2章 工艺仿真工具TSUPREM-4及器件仿真工具MEDICI

2.1 工艺仿真工具TSUPREM-4的模型介绍

2.1.1 扩散模型

2.1.2 离子注入模型

2.1.3 氧化模型

2.1.4 刻蚀模型

2.2 TSUPREM-4基本命令介绍

2.2.1 符号及变量说明

2.2.2 命令类型

2.2.3 常用命令的基本格式与用法

2.3 双极晶体管结构的一维仿真示例

2.3.1 TSUPREM-4输入文件的顺序

2.3.2 初始有源区仿真

2.3.3 网格生成

2.3.4 模型选择

2.3.5 工艺步骤

2.3.6 保存结构

2.3.7 绘制结果

2.3.8 打印层信息

2.3.9 完成有源区仿真

2.3.10 最终结果

2.4 器件仿真工具MEDICI简介

2.4.1 MEDICI的特性

2.4.2 MEDICI的使用

2.4.3 MEDICI的语法概览

2.5 MEDICI实例1——NLDMOS器件仿真

2.6 MEDICI实例2——NPN三极管仿真

参 考 文 献

第3章 工艺及器件仿真工具SILVACO-TCAD

3.1 使用ATHENA的NMOS工艺仿真

3.1.1 概述

3.1.2 创建一个初始结构

3.1.3 定义初始衬底

3.1.4 运行ATHENA并绘图

3.1.5 栅极氧化

3.1.6 提取栅极氧化层的厚度

3.1.7 栅氧厚度的最优化

3.1.8 完成离子注入

3.1.9 在TonyPlot中分析硼掺杂特性

3.1.10 多晶硅栅的淀积

3.1.11 简单几何刻蚀

3.1.12 多晶硅氧化

3.1.13 多晶硅掺杂

3.1.14 隔离氧化层淀积

3.1.15 侧墙氧化隔离的形成

3.1.16 源/漏极注入和退火

3.1.17 金属的淀积

3.1.18 获取器件参数

3.1.19 半个NMOS结构的镜像

3.1.20 电极的确定

3.1.21 保存ATHENA结构文件

3.2 使用ATLAS的NMOS器件仿真

3.2.1 ATLAS概述

3.2.2 NMOS结构的ATLAS仿真

3.2.3 创建ATLAS输入文档

3.2.4 模型命令组

3.2.5 数字求解方法命令组

3.2.6 解决方案命令组

参 考 文 献

第4章 工艺及器件仿真工具ISE-TCAD

4.1 工艺仿真工具DIOS

4.1.1 关于DIOS

4.1.2 各种命令说明

4.1.3 实例说明

4.2 器件描述工具MDRAW

4.2.1 关于MDRAW

4.2.2 MDRAW的边界编辑

4.2.3 掺杂和优化编辑

4.2.4 MDRAW软件基本使用流程

4.3 器件仿真工具DESSIS

4.3.1 关于DESSIS

4.3.2 设计实例

4.3.3 主要模型简介

4.3.4 小信号AC（交流）分析

参 考 文 献

第5章 工艺仿真工具（DIOS）的优化使用

5.1 网格定义

5.2 工艺流程模拟

5.2.1 淀积

5.2.2 刻蚀

5.2.3 离子注入

5.2.4 氧化

5.2.5 扩散

5.3 结构操作及保存输出

参 考 文 献

第6章 器件仿真工具（DESSIS）的模型分析

6.1 传输方程模型

6.2 能带模型

6.3 迁移率模型

6.3.1 晶格散射引起的迁移率退化

6.3.2 电离杂质散射引起的迁移率退化

6.3.3 载流子间散射引起的迁移率退化

6.3.4 高场饱和引起的迁移率退化

6.3.5 表面散射引起的迁移率退化

6.4 雪崩离化模型

6.5 复合模型

参 考 文 献

第7章 TCAD工具仿真流程及在ESD防护器件性能评估方面的应用

7.1 工艺和器件TCAD仿真软件的发展历程

7.2 工艺和器件仿真的基本流程

7.3 TSUPREM-4/MEDICI的仿真示例

7.3.1 半导体工艺级仿真流程

7.3.2 从工艺级仿真向器件级仿真的过渡流程

7.3.3 半导体器件级仿真的流程

7.4 ESD防护器件设计要求及TCAD辅助设计的必要性

7.5 利用瞬态仿真对ESD防护器件综合性能的定性评估

7.5.1 TCAD评估基本设置

7.5.2 有效性评估

7.5.3 敏捷性评估

7.5.4 鲁棒性评估

7.5.5 透明性评估

7.5.6 ESD总体评估

参 考 文 献

第8章 ESD防护器件关键参数的仿真

8.1 ESD仿真中的物理模型选择

8.2 热边界条件的设定

8.3 ESD器件仿真中收敛性问题解决方案

8.4 模型参数对关键性能参数仿真结果的影响

8.5 二次击穿电流的仿真

8.5.1 现有方法的局限性

8.5.2 单脉冲TLP波形瞬态仿真方法介绍

8.5.3 多脉冲TLP波形仿真介绍

参 考 文 献

第9章 VDMOSFET的设计及仿真验证

9.1 VDMOSFET概述

9.2 VDMOSFET元胞设计

9.2.1 结构参数及工艺参数

9.2.2 工艺流程

9.2.3 工艺仿真

9.2.4 器件仿真

9.2.5 器件优化

9.3 VDMOSFET终端结构的设计

9.3.1 结构参数设计

9.3.2 工艺仿真

9.3.3 器件仿真

9.3.4 参数优化

9.4 VDMOSFET ESD防护结构设计

9.4.1 ESD现象概述

9.4.2 VDMOSFET中的ESD防护结构设计

9.4.3 ESD防护结构的参数仿真

参 考 文 献

第10章 IGBT的设计及仿真验证

10.1 IGBT结构简介

10.2 IGBT元胞结构设计

10.2.1 IGBT的正向压降设计

10.2.2 IGBT的正向阻断电压的设计

10.2.3 元胞几何图形的考虑

10.2.4 IGBT元胞仿真实例

10.3 高压终端结构的设计

10.3.1 高压终端结构介绍

10.3.2 高压终端结构的仿真

10.4 IGBT工艺流程设计

10.4.1 使用材料的选择

10.4.2 工艺参数及工艺流程

参 考 文 献