МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ «ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ» Учебно-методическое пособие для вузов Составители: Г.В. Быкадорова, А.Ю.Ткачев Воронеж Издательский дом ВГУ 2014 Утверждено научно-методическим советом физического факультета 03 февраля 2014 года, протокол № 2 Рецензент доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики твердого 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-го курса очной формы обучения физического факультета. <...> Для направления 210100 ─ Электроника и наноэлектроника (профили подготовки – Микроэлектроника и твердотельная электроника, Наноэлектроника) 2 СОДЕРЖАНИЕ 1. <...> Приборно-технологическая САПР TCAD для моделирования электронной компонентной базы . <...> Визуализация результатов численных экспериментов в САПР TCAD . <...> Моделирование технологии элементной базы твердотельной электроники в специализированном пакете САПР TCAD . <...> Нормальная имплантация однородных полупроводниковых подложек с учетом эффекта каналирования . <...> ПРИБОРНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ САПР TCAD ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ 1.1. <...> 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. <...> При моделировании технологического маршрута производится пошаговое моделирование основных технологических процессов, таких как напыление, травление, ионная имплантация, диффузия <...>
Практикум_по_курсу_Проектирование_и_технология_электронной_компонентной_базы_.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
ПРАКТИКУМ ПО КУРСУ
«ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ
ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ»
Учебно-методическое пособие для вузов
Составители:
Г.В. Быкадорова,
А.Ю.Ткачев
Воронеж
Издательский дом ВГУ
2014
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ
1. Приборно-технологическая САПР TCAD 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 в специализированном пакете САПР TCAD ................. 10
2.1. Программный модуль для моделирования технологических
процессов микро- и наноэлектроники ........................................... 10
2.2. Моделирование стандартных технологических процессов ......... 16
2.2.1. Термическое окисление ......................................................... 16
2.2.1.1. Одномерное термическое окисление кремния ...... 16
2.2.1.2. Локальное термическое окисление кремния ......... 18
2.2.2. Диффузионное перераспределение примесей ................... 21
2.2.3. Ионная имплантация ............................................................ 24
2.2.3.1. Нормальная имплантация однородных
полупроводниковых подложек ............................... 24
2.2.3.2. Нормальная имплантация однородных
полупроводниковых подложек
с учетом эффекта каналирования ............................ 26
2.2.3.3. Имплантация многослойных структур ................... 27
2.2.3.4. Наклонная имплантация полупроводниковых
структур .................................................................... 29
Литература ................................................................................................... 32
3
Стр.3
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
1.2. Визуализация результатов численных экспериментов
в САПР TCAD
Для просмотра результатов расчета узлов необходимо нажать правую
кнопку мыши на требуемом узле и в контекстном меню выбрать пункт visualize->.
В подменю можно выбрать *.plt files (INSPECT) для просмотра
данных в виде графиков либо *.dat files (TECPLOT) для визуального представления
распределений концентрации примесей и электрофизических величин
в моделируемой структуры.
Программа INSPECT служит для построения и анализа графиков. Имеется
возможность управления процессом построения и анализа графиков с
6
Стр.6
помощью командного файла. Графическое окно программы INSPECT показано
на рисунке 1.4. Для построения графика по данным из загруженного
файла (*.plt) необходимо выполнить следующие действия: выделить нужный
загруженный файл с данными; выделить нужный контакт; выделить параметр
для данного контакта и выбрать ось, на которой будет отображаться
диапазон значений данного параметра, при этом первым нужно задавать параметр
по оси Х. Такие же действия проделать для задания параметров по
осям Y и Y2. Таким образом строятся различные вольт-амперные характеристики
и другие подобные зависимости. Файл с расширением *.plx достаточно
просто загрузить, график будет построен автоматически. Следует учесть,
что для просмотра профилей распределения примесей из DIOS нужно использовать
полулогарифмические координаты: Х – logY.
Пример: для построения передаточной характеристики МОП-транзистора
нужно напряжение на затворе (gate -> InnerVoltage) отложить по
оси Х, а полный ток стока (drain -> TotalCurrent) – по оси Y.
Рис. 1.4. Графическое окно программы INSPECT:
1 – строка меню; 2 – строка кнопок управления; 3 – список загруженных файлов;
4 – область выбора электрических и термических контактов, времени; 5 – область
выбора параметров на контактах; 6 – кнопки выбора координатных осей;
7 – список построенных графиков; 8 – кнопки создания и редактирования графиков;
9 – область графиков; 10 – строка состояния
Программа TECPLOT предназначена для визуального представления
результатов расчетов, таких как распределения концентрации примесей,
плотностей токов, подвижностей носителей и т.д. TECPLOT может работать
с одно-, двух- и трехмерными виртуальными приборными структура7
Стр.7
ми. Окно программы TECPLOT показано на рисунке 1.5. При работе с программой
TECPLOT желательно отключить режим NumLock.
При загрузке файлов структуры необходимо учитывать, что TECPLOT
использует пару файлов с расширениями *.dat и *.grd.
Наиболее часто используемые пункты строки меню:
File -> Load – загрузка данных;
View -> Maximize Workspace – увеличение области просмотра на все окно;
Axis – настройка внешнего вида координатных осей;
Plot -> Contour – изменение количества изолиний, режима цветового градиента,
меток изолиний и т.д. для выбранного параметра;
Slicer – построение сечений;
Data -> Probe At – отображение значений параметров в заданной точке.
Панель управления можно разделить на две части: кнопки управления,
используемые в любом режиме просмотра, и область, вид которой зависит
от режима просмотра – одномерный или многомерный.
Основные кнопки управления (рис. 1.5, 2а):
– Load – загрузка данных;
– Reset – приведение к начальному виду;
– Redraw – перерисовка изображения;
– Last View – предыдущий вид;
– Zoom – увеличение изображения;
– Measure – измерение расстояния между точками.
Рис. 1.5. Окно программы TECPLOT: 1 – строка меню;
2 – панель управления; 3 – область просмотра; 4 – строка состояния
8
Стр.8