集成电路可制造性设计工具简介

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,集成电路,可制造性设计工具,引言 关于新一代集成工艺仿真系统,“,可制造性设计,”,似乎是一个新的词汇。所谓,“,可制造性设计,”,，其英文缩写为,DFM,（,design-for-manufacturability,）。事实上。我们这部书所讨论的主题就是,“,可制造性设计,”,。前面若干章节所讲授的虽然是基于一维的集成电路制造工艺级仿真，相对简单一些。但是，也属于工艺级可制造性设计的技术范畴和科学领域。,将重点介绍当今全球最为著名的,IC,设计软件开发商美国新思科技（,Synopsys,Inc.,）最新发布的新一代,TCAD,系列设计工具中的新一代集成电路工艺级仿真工具,Sentaurus,Process,，（注：,TCAD,系列工具还包括器件物理特性级模拟系统,Sentaurus,Device,及虚拟化加工与制造系统,Sentaurus,Workbench,。,1,Sentaurus,Process,工艺级仿真工具,Sentaurus,Process,是,Synopsys,Inc.,最新推出的新一代,TCAD,工艺级仿真工具，被业界誉为第五代集成电路制程级仿真软件，是当前最为先进的纳米级集成工艺仿真工具。,Sentaurus,Process,是迄今为止集成电路制程级仿真软体中最为全面、最为灵活的多维（一维、二维、三维）工艺级仿真工具。,Sentaurus,Process,面向当代纳米级集成电路工艺制程，全面支持小尺寸效应的仿真与模拟，用于实现甚大规模（,ULSI,）集成电路的工艺级虚拟设计，可显著地缩短集成电路制造工艺级设计、工艺级优化乃至晶圆芯片级产品的开发周期。,1-1,Sentaurus,Process,的安装及启动,Sentaurus,Process,为国际化的大型工程化计算机仿真系统，有,Unix,版本及,Linux,版本供用户选用。对于中国内地用户，,Sentaurus,Process,的用户许可授权及安装均由,Synopsys,Inc.,中国分支机构（北京新思科技、上海新思科技等）提供优质的技术支持和服务。,Sentaurus,Process,仿真系统设置有两种启动方式。一种是交互启动及运行模式；另一种是批处理启动及运行模式。,根据用户的使用需要，若要在交互模式下启动,Sentaurus,Process,，可以在已安装有,Sentaurus,Process,并启动了该系统的,license,（软件使用许可程序）的,PC,计算机（若使用的是,Sentaurus,Process,的,Linux,版本）或计算机工作站（若使用的是,Sentaurus,Process,的,Unix,版本）命令行提示符下输入以下命令：,sprocess,1-2,创建,Sentaurus,Process,批处理卡命令文件,编辑,Sentaurus,Process,批处理卡命令文件可使用,Unix,或,Linux,操作系统环境下的各类文本编辑器、例如：,gedit,文本编辑器编辑完成。,Sentaurus,Process,批处理卡命令文件的编撰必须遵循规定的语法规则。简述如下：,（,1,）系统默认对卡命令语句中的关键词及关键字母大、小写忽略。通常，人们习惯使用小写字母来书写卡命令语句。,（,2,）卡命令语句中定义：使用,作为卡命令行的首字母，则用来表示该卡行为注释卡行；而在变量之前使用,$,，则表示提取该变量值。,（,3,）通常，卡命令行的长度不能超过一个屏幕编辑行。若命令行太长需要续行，则应在该行接近满行的位置处键入反斜线,，并回车，转入下一行继续书写命令。但是，如果自然断行发生在单位双花括号之间，即自然断行的位置前有一单面的花括号，此刻不会影响命令的执行，系统会运行到下一个单面花括号所在行时，该命令则执行结束。,（,4,）当卡参数为逻辑参量时，以逻辑参量或逻辑参数名称直接出现。若无任何附加标识时，该逻辑参量值为真；如在该逻辑参量或逻辑参数名称前加惊叹号,!,标识，则特指该逻辑参量值为假。,（,5,）卡行中使用字符串卡参数，要以双引号,“”,标识。例如：,parameter=,“,string value,”,；,（,6,）卡参数中的列表要出现在花括号或双引号中，例如：,parameter=item1,、,item2,或,parameter=,“,item1,、,item2,”,；需要注意的是，在等号与花括号或等号与双引号之间必须要输入一个空格。否则，系统会报语法错误。,（,7,）,Sentaurus,Process,卡命令文件的撰写语法支持,for,循环、,while,循环、,if/else,结构、,switch,声明及函数定义等。,1-3,Sentaurus,Process,批处理命令语句,Sentaurus,Process,具有强大的集成电路工艺制程仿真功能，很大程度上反映在它庞大的命令集合上。,Sentaurus,Process,批处理卡命令文件中的各命令语句是由命令关键词及与该语句相关联的参数列表构成。下面，仅就,Sentaurus,Process,仿真系统的主要命令语句及其简要的命令功能分类介绍如下：,Sentaurus,Process,的文件说明语句及系统控制语句,2,Sentaurus,Process,的,器件结构说明语句,Sentaurus,Process,的,工艺步骤说明语句,4,Sentaurus,Process,的,模型说明语句及参数说明语句,5,关于,Sentaurus,Process,的,输出命令语句,Sentaurus,Process,具有强大的集成电路工艺制程仿真功能，很大程度上反映在它庞大的命令集合上。,Sentaurus,Process,批处理卡命令文件中的各命令语句是由命令关键词及与该语句相关联的参数列表构成。下面，仅就,Sentaurus,Process,仿真系统的主要命令语句及其简要的命令功能分类介绍如下：,1.Sentaurus Process,的文件说明语句及系统控制语句,2.Sentaurus Process,的,器件结构说明语句,3.Sentaurus Process,的,工艺步骤说明语句,4.Sentaurus Process,的,模型说明语句及参数说明语句,5.,关于,Sentaurus,Process,的,输出命令语句,1-4,Sentaurus,Process,所设置的文件类型,Sentaurus,Process,使用的主要文件类型如下：,（,1,）,Sentaurus,Process,批处理卡命令文件（*,.,cmd,）。批处理卡命令文件即是,11-1,节中第二部分创建,Sentaurus,Process,批处理卡命令文件一节中所讨论的批处理卡命令文件。批处理卡命令文件是实现,Sentaurus,Process,用户与,Sentaurus,Process,仿真系统批处理运行模式交互的唯一途径。批处理卡命令文件的文件类型是,Sentaurus,Process,可以识别的可编辑输入文件。由以上第三小节内容中所介绍的主要批处理命令可知，批处理卡命令文件包含了用户实现批处理方式实施集成电路制程仿真的所有任务和内容。,（,2,）,Sentaurus,Processs,日志文件（,*,.log,）,（,3,）器件结构文件（无扩展名）,（,4,）,TDR,边界文件,(,*_,bnd.tdr,）,（,5,）存储网格信息及掺杂信息的,TDR,文件（,*,_,fps.tdr,）,（,6,）,DF-ISE,掺杂和网格的重定义文件,(,*_,msh.cmd,),（,7,）,DF-ISE,文件（*,.,plx,）,2,Sentaurus,Process,的仿真功能及交互工具,Sentaurus,Process,采纳了,ISE,的交互特征，与诸多交互工具结合，拓展了该工具的交互功能，并使其操作更为简便直观。,Sentaurus,Process,是当今第一个提供全三维任选（可任意选择一维、二维或三维仿真）的工艺级仿真商用软件。,Sentaurus,Process,中嵌入的,MGOALS,库可与,Sentaurus,Structure Editor,（器件结构编辑器）联用，非常方便地实现三维器件结构的构造。,2-1,Sentaurus,Process,的仿真领域,使用,Sentaurus,Process,可实现以下常规集成电路平面工艺制程的仿真：,（,1,）,Sentaurus,Process,用于各种类型的分立（包括高频、高压、大功率等特种器件）器件、混合集成（,BiCMOS,）电路及甚大规模（,ULSI,-,小尺寸、纳米级）,CMOS,等所有硅基结构模式的器件或电路的工艺制程。也可以自定义其它基础结构的有源器件，仿真其工艺制程。,（,2,）,Sentaurus,Process,仿真系统涵盖标准的硅基集成电路平面工艺制程中所有标准工序的工艺建模，诸如：常规氧化（低温淀积及高温热氧化）、硅的外延生长、硅化物生长、高温及低温腐蚀、选择性刻蚀、常规高温热扩散、常规高温热扩驱动、低温离子注入、化学汽相淀积、光刻胶性能的辅助分析等等。,（,3,）,Sentaurus,Process,可用于改进、评估新的工艺结构、制程的可制造性设计方案。例如：设计与实现新的局域氧化隔离（,LOCOS,LOCal,Oxidation Separate,）结构、侧墙掩蔽隔离（,SWAMI,SideWAll,Masked Isolation,）结构、深沟槽隔离（,DTI,Deep Trench Isolation,）和浅沟槽隔离（,STI,Shallow Trench Isolation,）等二维、三维结构的虚拟设计。,（,4,）,Sentaurus,Process,的离子注入模拟功能强大，可实现在注入过程中晶圆倾斜的状态下、晶圆旋转的状态下，以及屏蔽（,shadowing,）状态下等多种状态下的注入仿真，还可进行注入损伤程度的预测。可以评估无定型结晶靶、非晶注入靶（,PAI,PreAmorphization,Implant,）及氧化物靶注入后产生的沟道效应。,2-2,Sentaurus,Process,数据库浏览器,与,Tsuprem,-,之前的,IC,制程仿真工具所不同的是，,Sentaurus,Process,为仿真用户提供了数据库浏览器（,PDB,）。,PDB,实现了数据库的可视化界面描述。这样，使用,Sentaurus,Process,设置和定义模型及确定相关参数可以通过,PDB,来完成。通常，使用,Sentaurus,Process,进行工艺仿真时会首先使用系统提供的缺省模型，而缺省模型参数就保存在,PDB,的参数属性数据库中。用户使用数据库浏览器（,PDB,）可以交互式地设置和编辑模型参数，动态地在数据库浏览器（,PDB,）中确定仿真所使用的模型，还可以将暂时不使用的模型及参数保存起来以备随时使用。用户还可以使用卡命令语句（也称之为,Alagator,脚本语言）定义新的模型，以满足特殊的仿真需求。图,11.1,即为,Sentaurus,Process,数据库浏览器（,PDB,）的工作界面。,图,11.1,Sentaurus,Process,提供的数据库浏览器,2-3,Sentaurus,Process,图形结果调阅工具,（,1,）一维输出结果调阅工具,Inspect,Sentaurus,Process,内嵌图形输出结果编辑器,Inspect,。,Inspect,是用来调阅、查看和分析一维图形输出结果（曲线）的交互工具。,Inspect,具有灵活、方便的图形用户界面，便于用户对曲线进行新的、修饰性的设置和编辑。,Sentaurus,Process,提供了通过卡命令文件与,Inspect,图形输出结果交互工具的接口方式，用户可以在输入卡命令文件的任意位置处使用,SetPlxList,和,WritePlx,命令将所需要的掺