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Crosslight软件书籍:半导体3D工艺和器件仿真(TCAD)
发布时间:2019-09-07
 

本书为Crosslight软件公司创始人李湛明博士及公司副总裁傅玥博士针对半导体(包括微电子及光电子)工艺及器件TCAD仿真的一个系统简要介绍,读者对象为大专院校的相关专业师生,研究所及企业研发工程师等。通过一系列的实际例子重点讲述工艺及器件仿真原理,对学习方针设计具有一定的参考价值。下面分章节介绍:


 半导体工业及TCAD 

 Semiconductor Industry and TCAD 

本章从半导体公司的分类开始介绍,给读者,尤其是还没有开始工作的学生一个直观的印象,了解半导体设计的职业划分,以BCD工艺为例,介绍TCAD在半导体器件领域的重要性。同时理清了IC CAD和TCAD的区别,阐述了3D仿真的必要性。


TCAD工艺仿真理论进阶

Advanced Theory of TCAD Process Simulation

该章节针对有一定半导体仿真理论基础的读者,详细讲述了工艺仿真软件所用到的一些物理模型及参数,有一定的理论深度和难度。对于初学者建议先跳过这章。


 TCAD器件仿真理论进阶

 Advanced Theory of TCAD Device Simulation

和第二章类似,该章节针对有一定半导体仿真理论基础的读者,详细讲述了器件仿真软件所用到的一些物理模型及参数, 有一定的理论深度和难度,需要一定的物理功底。对于初学者建议先跳过这章。


 建立一个3D仿真 

 Setting Up a 3D TCAD Simulation 

这章是在讲解如何一步一步地使用Crosslight软件建立3D仿真设计。3D仿真不同于2D的地方在于一些仿真设置方面。里面虽然是以Crosslight软件为原本的讲解,对其它类似的TCAD软件也有借鉴意义。注意这里讲的3D仿真方式是堆面3D,与很多其它软件所使用的bulk 3D是不同的。章节后面比较了使用CPU和GPU做仿真,在很多情况下,GPU更有速度上的优势。


 PN 结二极管 

 P-N Junction Diode

从第五章开始进入到实际的例子阶段。尽管本书是在介绍3D的仿真,对2D的仿真也是有实际意义的。这一章讲的是相对简单一点的一个PN结二极管。做了4个圆柱形的垂直二极管器件,对其中每一个指令都做了详尽的说明。仿真结果,包括I-V曲线及能带图都有展示。


 MOSFET/CMOS技术

 MOSFET/CMOS Technology

本章先以一个长长沟道的简单MOS管作为例子,分步骤讲解工艺及器件仿真的每一个步骤,即使不做3D,只是做2D仿真也是有借鉴意义的。后面有讲到如何做校准,这在实际工作中是很有用的。本章的第二部分给出了一个相对复杂一点的CMOS工艺仿真,分14步完成整个结构的前端和后端的工艺仿真。这对需要熟悉简单CMOS工艺的读者而言也是很有参考价值的。第三部分讲了一个纳米级的MOS管器件仿真,着重讲述如何进行量子力学模型仿真。


智能功率集成技术及功率器件仿真 

Smart Power Technology and Power

Semiconductor Devices

本章开篇介绍了智能功率集成技术及隔离技术。接着开始介绍“跑道型”LDMOS的3D仿真,包含工艺仿真及器件的仿真技术。接着介绍了RESURF技术,并做了仿真比较。第二部分介绍了垂直分离器件“HEXFET”的仿真,同样包含工艺及器件仿真。接下来给出了一个抗辐照仿真的例子,比较了辐照下的阈值电压变化。第三部分做了一个正方形版图的三极管的仿真。


 3D金属互联仿真 

 3D Interconnect Simulation

本章针对大功率集成器件Rdson受到金属互联影响特别大的问题,做了一个仿真分析。本章特别之处在于做了一个非常复杂的3D工艺及器件仿真,详细到每一步的工艺步骤。


 CMOS图像传感器 

 CMOS Image Sensor

本章讲解了一个相对复杂的图像传感器的仿真。从2D开始,本章一步一步的讲解了如何仿真一个复杂的3D图像传感器,包括瞬态响应的设置,并比较了有光和无光的条件下输出相应的不同。


混合硅激光 Hybrid Silicon Laser 

本章作为全书最后一章,也是唯一一章专门针对光学器件做的3D仿真例子。 详细讲述了混合激光的工艺仿真的每一个步骤,激光特性器件仿真等。



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