Технологическое моделирование (TCAD) Лабораторная работа 1. - презентация

1 Технологическое моделирование (TCAD) Лабораторная работа 1

2 Основные операции микро- и нанотехнологии Нанесение вещества (газовая и жидкостная эпитаксия, нанесение из газовой фазы, плазменное осаждение и др.); Удаление вещества (жидкостное и плазменное травление, шлифование и полировка); Модифицирование вещества (окисление, диффузия и ионная имплантация).

3 Технологический процесс изготовления биполярного транзистора

4 Сопроводительный лист технологического процесса

5 Преимущества, получаемые при применении TCAD Создание и оптимизация технологического процесса и конструкции приборов с меньшими финансовыми и временными затратами, чем при традиционном способе разработки новых устройств; Визуализация процессов и структур.

6 Задачи, решаемые с помощью Sentaurus TCAD Моделирование технологии создания устройства; Моделирование структуры и топологии; Симуляция электрических, тепловых и оптических характеристик сформированных структур, их работы при малых и больших уровнях сигналов, переходных процессов и т.д.; Моделирование тепловых режимов работы структур и механических напряжений в структурах; Оптимизация технологии, конструкции и топологии по заданным критериям.

7 Программы в составе пакета Sentaurus TCAD Sentaurus Process Sentaurus Device Sentaurus Structure Editor Tecplot Inspect Sentaurus Workbench Sentaurus TCAD For Manufacturing.

8 Метод конечных элементов Область моделирования разбивается на конечное число элементов; Фиксируется конечное число точек (узлов), принадлежащих элементу; В каждом узле задается значение искомой величины; С помощью аппроксимирующих функций находится значение искомой величины внутри области.

9 Конечные элементы

10 Входные параметры для моделирования технологии Материал, тип и концентрация легирующих примесей; Геометрия масок; Технологические параметры.

11 Выходные параметры моделирования технологии Профили распределения примесей; Геометрия и структура прибора; Сетка конечных элементов.

12 Входные параметры моделирования прибора Структура прибора, профили распределения концентрации легирующих примесей; Граничные условия, например, напряжения на электродах; Сетка конечных элементов.

13 Выходные параметры моделирования прибора Концентрация носителей заряда; Плотность тока; Электрические поля; Скорости генерации и рекомбинации носителей заряда; Оптические и тепловые характеристики прибора.

14 Материалы, используемые в моделируемых структурах Кремний (монокристаллический, поликристаллический); Германий, соединения типа А 3 В 5 ; Оксид и нитрид кремния; Фоторезист; Металлы: алюминий, медь и др.; Материалы, задаваемые пользователем.

15 Что определяет точность результатов моделирования? Правильное понимание технологического процесса; Правильное построение сетки конечных элементов; Правильный выбор математической модели для описания технологических процессов и электрофизических параметров полученных структур.

16 Способы описания геометрии и топологии Координатный; Structure Editor (моделирование 2D и 3D структур, эмулятор 3D процессов, построение сетки и учет легирования); Ligament Layout Editor (топология, шаблоны).

17 Sentaurus Structure Editor

18 Построение сетки элементов

19 Ligament Layout Editor

20 Sentaurus Process

21 Ligament Flow Editor

22 Sentaurus Device

23 Позволяет извлекать SPICE модели и проводить статистический анализ работы устройства уже на ранних этапах проектирования. Пакет пригоден для анализа: - структур традиционных СБИС вплоть до 100 нм топологии; - устройств SOI, где обеспечивается хорошая сходимость и точность расчетов; -устройств с двойным затвором и FinFET, в которых необходимо учитывать квантовые эффекты, определяющие транспорт носителей заряда; -устройства на основе SiGe; -тонкопленочные транзисторы; -устройства оптоэлектроники; -гетеропереходы в составе HEMT (high-electron-mobility transistor – транзистор с высокой подвижностью электронов, ВПЭ- транзистор) и HBT (heterojunction bipolar transistor – биполярный гетеротранзистор); - полупроводниковые силовые и радиочастотные устройства.

24 Tecplot

25 Inspect

26 Sentaurus Workbench Оболочка, которая интегрирует все модули TCAD для планирования, организации и выполнения моделирования технологии изготовления прибора, измерения его характеристик, обмена информацией между модулями в рамках одного проекта