МУ к лабораторным работам по приборно-технологическому моделированию в системе TCAD Sentaurus, страница 4

Поскольку границы затвораимеют координаты 1,5 и 1,85 по оси абсцисс, то и разбиение сетки будетпривязано к этим координатам. В макрокоманде environment в параметреuser_grid следует ввести следующие строки:line y location=0.0структурыline y location=1.5line y location=1.85line y location=3.35всей структурыline x location=0.0структурыline x location=5.0структурыspacing=0.10tag=left ##левая граница всейspacing=0.01 ##левая граница затвораspacing=0.01 ##правая граница затвораspacing=0.10 tag=right ##правая границаspacing=0.001spacing= 1.0tag=top ##верхняя границаtag=bottom ##нижняя границаregion Silicon xlo=top xhi=bottom ylo=left yhi=rightКак видно из приведенного выше текста, шаг сетки задается на каждойгранице каждой маски и на границах всей структуры.Параметр spacing задает шаг дискретизации сетки вблизи заданнойграницы.Рисунок 13 – Структура транзистора, визуализируемая с помощьюSentaurus Visual.

Параметры сетки заданы пользователемНа рисунке 13 представлен двумерный концентрационный профиль,полученный при улучшении сетки с помощью вышеописанных команд. Каквидно из рисунка 13, он будет более точным по сравнению с представленнымна рисунке 12. Следует отметить, что при этом возрастает и время расчета(приблизительно в 2 раза).6. Подготовка исходных данных для подсистемы моделированияэлектрических характеристик Sentaurus DeviceПрограмма Sentaurus Process генерирует 3 главных файла:bnd-файл – файл геометрического описания структуры. Один изнаиболее важных файлов, позволяющий задать местоположение внешнихэлектрических (или термических) контактов к исследуемой структуре.Добавление контактов происходит с использованием редактора структурыSentaurus Structure Editor. Следует помнить, что сам файл напрямую неиспользуется при расчете электрических характеристик. Иными словами,перед моделированием электрических характеристик после коррекциифайла структуры необходимо сгенерировать сетку заново.

Иначевыполненные изменения не будут отражаться на электрическиххарактеристиках.grd.gz-файл – информация о конечно-элементной сетке: положении еевершин, последовательности соединения вершин между собой и т.п. Неизменяется пользователем до генерации сетки.dat.gz-файл – информация о концентрации легирующих примесей вузлах сетки конечных элементов. Не изменяется пользователем до генерациисетки.Эти файлы являются исходными данными для генерации сетки,ориентированной на расчет электрических характеристик.Генератор Mesh на основе созданного пользователем командного файла(cmd-файла) переразбиения сетки производит генерацию пары файлов (grdфайл сетки конечных элементов и dat-файл концентрации примеси), которыенепосредственно используются при моделировании электрическиххарактеристик.

Схематично процесс преобразования файлов представлен нарисунке 14.Рисунок 14 – Преобразование файлов генератором MeshРедактирование структуры можно выполнять в графическом режиме(с помощью Sentaurus Structure Editor). Предоставим пользователямсамостоятельно освоить этот вариант подключения внешних электрических итермических контактов.

Рассмотрим несколько иной способ подключениявнешних контактов – без использования графического визуализатораSentaurus Structure Editor. Он необходим в случае, если возникают сложностипри передаче с сервера графической информации. Также автоматизированноеподключение внешних контактов полезно в случае большого числаисследуемых комбинаций параметров swb.После компонента Sprocess в дерево компонентов следует добавитькомпонент Sentaurus SE. Для этого следует выделить компонент Sprocess иправой клавишей вызвать контекстное меню.

В меню выбрать команду Add...и в открывшемся окне нажать на кнопку Tools и выбрать компонент SDE. Вполе выбора Run As установить флаг Batch и перейти на вкладку Input Files.Установить поле выбора Use Ligament to Create Input Files значение yes.После этого можно закрыть окно кнопкой ОК. Просмотр всех настроеккомпонента можно осуществить вызовом контекстного меню (щелчкомправой клавиши мыши на компоненте) с помощью команды «Properties...».Исходными файлами, так же, как и для Sprocess, являются файлтопологии (Создаваемый в Ligament Layout) и файл маршрута (Создаваемыйв Ligament Flow). Файл топологии является имеет имя <имякомпонента>_lig.lyt – в нашем случае, sde_lig.lyt.

Он получаетсякопированием файла sprocess_lig.lyt, добавлением в него топологии областейконтактов и трехмерного региона SIM3D, охватывающего регион SIM2D(рисунок 15).Рисунок 15 – к созданию областей контактовСразу поясним, что исток мы обозначаем именем SOURC, а неSOURCE, чтобы в дальнейшем в системе не возникало конфликта сослужебной командой source. Для моделирования МОП-транзистора наобъемном кремнии достаточно трех контактов – истока (SOURC), затвора(GATE) и стока (DRAIN).Образец файла маршрута получите на занятии у преподавателя. Егоструктура схематично приведена на рисунке 16.Рисунок 16 – структура файла маршрута подключения контактовБлок определения координат i-го контакта состоит из следующихопераций Ligament Flow:pattern <Имя слоя, соответствующего i-му контакту> polarity:light_fieldinsertsde(sde:add-material(find-materialid \"Resist\" ) \"Resist\" \"myregion<i>\" )(sde:define-parameter \"x<i>1\" (position:x (list-ref (entity:box (find-regionid \"myregion1\" )) 0) ))(define mb (entity:box (find-region-id \"myregion<i> \" ) \#t))(sdegeo:rotate-selected mb (transform:rotation (position 0 0 0) (gvector 0 01) 180 ) \#f )(sde:define-parameter \"x<i> 2\" (position:x (list-ref (entity:box mb) 0) ))(sde:save-parameters \"n@node@_parameters\" )(roll)(roll)(roll)etch material: resist thickness: 5 um etch_type: stripВо всем приведенном выше тексте следует вместо <i> следуетподставить порядковый номер контакта.Блок подключения контактов к структуре представляет собой программуследующей структуры:(sde:clear)(sdeio:readbnd \"n@node|sprocess@_msh.cmd\" )…##Расчет координаты центра i-го контакта(define x<i>2 (* -1 x<i>2) )(define x<i>mid (* 0.5 (+ x<i>1 x<i>2) ) )…##Cоздание i-го прямоугольника для контакта:(sdegeo:create-rectangle (position x<i>1 -0.5 0) (position x<i>2 0.10) \"Silicide\" \"r<имя i-го контакта>\" )…##Cоздание обозначения в системе i-го контакта:(sdegeo:define-contact-set \"<имя i-го контакта>\" 4 (color:rgb 1 00 ) \"##\" )…##Подключение i-го контакта(sdegeo:set-current-contact-set \"<имя i-го контакта>\" )(sdegeo:define-2d-contact (list (car (find-edge-id (position x<i>mid -0.5 0))))\"<имя i-го контакта>\" )…(sdepe:save \"n@node|sde@_msh\" \"\" \"DFISEBND\" )Каждая из составляющих приведенного текста, кроме первых двух строки последней строки повторяется столько раз, сколько внешних контактовдолжно быть подключено к прибору.

Вместо < имя i-го контакта > в случаеМОП-транзистора будем подставлять sourc, gate, drain, вместо <i> – 1,2 и 3.Допускается нумерацию контактов начинать и с нуля.После подготовки исходных данных следует запустить программу навыполнение. В результате генерируется bnd-файл с подключеннымивнешним контактами.Следующим этапом подготовки является создание пользователем cmdфайла. Вначале после компонента Sentaurus SE следует добавить компонентMesh.

Для этого следует выделить компонент Sentaurus SE и правойклавишей вызвать контекстное меню. В меню выбрать команду Add..., воткрывшемся окне нажать на кнопку Tools и выбрать компонент Mesh.Перейти на вкладку Input Files и установить поле выбора boundary значениеProduced by Previous Tools. После этого можно закрыть окно кнопкой ОК.При моделировании электрических характеристик МОП-транзисторарекомендуется наиболее мелкое разбиение сетки делать в подзатворнойобласти, но более сложным является разбиение сетки в направлении,перпендикулярном границе окисел-кремний: шаг сетки должен на самойгранице составлять 0,1 нм (в соответствии с рекомендациями из [3]), а затемпостепенно увеличиваться в глубину кремниевой подложки. Командныйфайл генерации сетки следует получить на занятиях у преподавателя.Разобраться с его структурой не представит труда с использованиемсправочной системы TCAD Sentaurus по компоненту Mesh.

Вход всправочную систему осуществляется из меню Help/Manuals среды SentaurusWorkbench.7. Задания для лабораторной работы №1 «Моделирование процессаформирования структур в TCAD Sentaurus»1. Получить у преподавателя инструкции по подключению к удаленномусерверу (адрес сервера, имя и пароль пользователя). Открыть окно терминалаи запустить среду Sentaurus Workbench командой swb.2. Командой Project/New/New Project в рабочей директории создатьновый проект. Задать ему имя proj_<фамилия студента> с помощью менюProject/Save As/Project. При написании имени проекта следует указатьполный путь к нему.

Если полный путь не будет указан, то проект будетсохранен в директорию по умолчанию, значение которой хранится всистемной переменной $STDB.3. В дерево компонентов добавить Sprocess. Для этого следуетвыделить левой клавишей мыши область No Tools и правой клавишейвызвать контекстное меню. В меню выбрать команду Add... и в открывшемсяокне нажать на кнопку Tools и выбрать компонент Sprocess. В поле выбораRun As установить флаг Batch и перейти на вкладку Input Files. Установитьполе выбора Use Ligament to Create Input Files значение yes. После этогоможно закрыть окно кнопкой ОК.

Запомните! При формированиикомандных файлов и задании имен параметров важен регистр вводимыхсимволов!4. Поставить указатель мыши на компонент Sprocess. Правой клавишеймыши вызвать контекстное меню. Выбрать пункт Edit Input/Ligament Flow.Открывшееся окно представляет собой редактор технологическогопроцесса. В левой части окна должны быть приведены служебные команды(environment, к примеру), а также последовательность операцийформирования структуры. Командой Edit/Add Process Header добавьтезаголовок маршрута environment и описание исходной подложки substrate.Для добавления операции в технологический процесс следуетперетащить мышкой нужную операцию из правой нижней части окнаLigament Flow в левую часть окна (в описание технологического процесса).«Перетаскивание» должно быть выполнено именно на ту операциютехнологическогопроцесса,послекоторойнужновставить«перетаскиваемую» операцию.На вкладке Generic представлены служебные команды, а на вкладкеProcess – операции технологического процесса:Implant – ионная имплантация;Anneal – термообработка.

Включает моделирование химическихпроцессов при повышенной температуре (окисление, силицидированиеповерхности кремния), диффузионных процессов и процессов активациилегированной примеси;Pattern – формирование маскирующего слоя. Имя маски должносовпадать с именем топологического слоя, нарисованного в редактореLigament Layout.Pattern2d – формирование маскирующего слоя без связи стопологическим рисунков Ligament Layout. Возможно только при двумерноммоделировании, когда пользователь по каким-либо причинам хочетсамостоятельно вводить координаты точек, ограничивающих маскирующийслой.Epitaxy – Эпитаксия;Deposit – Осаждение;Etch – Травление.Ввестипроцессформированияструктурывсоответствиис приложением 1.