МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

“ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

(ФГБОУ ВПО «ВГУ»)

ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ

«ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИи

электронной компонентной базы»

Учебно-методическое пособие для вузов

Составители:

Г.В. Быкадорова,

А.Ю.Ткачев

Издательско-полиграфический центр

Воронежского государственного университета

2014

Утверждено научно-методическим советом физического факультета 03 февраля 2014 года, протокол №2

Рецензент: доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики твёрдого тела и наноструктур физического факультета В.А. Терехов

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.

Рекомендуется для студентов 1 курса очной формы физического факультета, обучающихся по программе магистратуры по направлению 210100 Электроника и наноэлектроника

Для направления 210100 Электроника и наноэлектроника с профилями подготовки Микроэлектроника и твердотельная электроника, Наноэлектроника

Содержание

1. приборно-технологическАЯ САПР TCAD 4

ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ 4

1.1. Состав приборно-технологической САПР TCAD 4

1.2 Визуализация результатов численных экспериментов в САПР TCAD 6

2. Моделирование технологии элементной базы твердотельной электроники b 10

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОМ ПАКЕТЕ САПР TCAD 10

1.2 Программный модуль для моделирования 10

технологических процессов микро- и наноэлектроники 10

2.2. Моделирование стандартных технологических процессов 15

2.2.1. Термическое окисление 15

2.2.1.1. Одномерное термическое окисление кремния 15

2.2.1.2. Локальное термическое окисление кремния 17

2.2.2. Диффузионное перераспределение примесей 20

2.2.3. Ионная имплантация 22

2.2.3.1. Нормальная имплантация однородных полупроводниковых подложек 22

2.2.3.2. Нормальная имплантация однородных полупроводниковых подложек с учетом эффекта каналирования 24

2.2.3.3. Имплантация многослойных структур 26

2.2.3.4. Наклонная имплантация полупроводниковых структур 28

Литература 30

1. Приборно-технологическАя сапр tcad для моделирования электронной компонентной базы

1. Состав приборно-технологической сапр tcad

Приборно-технологическая САПР TCAD ориентирована на проектирование элементной компонентной базы и позволяет осуществлять сквозное моделирование как дискретных полупроводниковых приборов, так и интегральных полупроводниковых структур. Сквозное моделирование подразумевает расчет полного технологического маршрута изготовления полупроводникового прибора и последующий расчет статических, динамических и частотных электрических характеристик приборов в одно-, двух- или трехмерном приближении.

САПР ISE TCAD (Sentaurus) предназначена для комплексного моделирования процесса разработки и оптимизации полупроводниковых технологий микро- и наноэлектроники. Моделирование технологии основано на фундаментальных уравнениях физики, решаемых методом конечных разностей с использованием расчетных сеток с адаптивным шагом. При моделировании технологического маршрута производится пошаговое моделирование основных технологических процессов, таких, как напыление, травление, ионная имплантация, диффузия, окисление, маскирование и др.

Основные модули технологического моделирования САПР TCAD

GENESISe – программа-оболочка с графическим пользовательским интерфейсом для организации проектов моделирования, управления другими компонентами САПР, в том числе для запуска процесса моделирования.

DIOS, FLOOPS – программные модули для физико-технологического моделирования полупроводниковых приборов.

Рис. 1.1. Общий вид проекта в GENESISe

TECPLOT, INSPECT – программы для визуального отображения и обработки результатов моделирования полупроводниковых структур.

Общий вид проекта в GENESISе показан на рисунке 1.1. Менеджер проектов содержит список разрабатываемых проектов. С помощью двойного клика мышки можно открыть ранее созданный проект. Для создания нового проекта нужно на панели меню выбрать file->new->new project или на панели инструментов кликнуть мышкой по значку . После этого появится пустое окно GENESISe (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Окно нового проекта

В рабочее пространство нового проекта необходимо добавить программы-компоненты САПР, для которых в далее создаются командные файлы. Для добавления программных модулей в проект нужно правой кнопкой мыши щелкнуть на надписи No Tools (рис. 1.2). В появившемся меню выбрать пункт Add, в запустившемся диалоговом блоке нажать на кнопку Tools и выбрать из набора пиктограмм требуемый модуль САПР TCAD (рис. 1.3).

Для редактирования командных файлов программных модулей необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на пиктограмме соответствующей программы проекта и в появившемся меню выбрать Edit Input -> Command. В результате запустится текстовый редактор, с помощью которого можно создать либо редактировать командный файл.

Для запуска расчета проекта необходимо мышью выделить нужные узлы и нажать клавиши CTRL+R. Если узлы не выделены, то будет запущен расчет всего проекта. Статус узла (рассчитан, прерван, ошибка, не рассчитан, виртуальный и т.д.) обозначается цветовым кодом:

При нажатии правой кнопки мыши на расчетном узле появляется контекстное меню, наиболее часто используемые пункты которого: run (запустить расчет), abort (прервать выполнение), view output (просмотреть сообщения программы о ходе расчета), visualize (визуальное представление результатов расчетов).

Рис. 1.3. Окно выбора программных модулей среды САПР ISE TCAD