【正文】 其例子庫(kù)十分豐富，可以直接調(diào)用裝載并運(yùn)行，SilvacoTCAD是例子庫(kù)最豐富的TCAD軟件之一，幾乎使得用戶做的任何設(shè)計(jì)都能找到相似的例子程序以供調(diào)用。ATLAS的主要模塊：二維硅器件模擬器、三維硅器件模擬器、高級(jí)材料的二維三維模擬器、VCSELS模擬器、半導(dǎo)體激光二極管模擬器、光電子器件默契、鐵電場(chǎng)相關(guān)的節(jié)點(diǎn)常數(shù)模擬器、半導(dǎo)體噪聲模擬模塊、二維三維量子顯示響應(yīng)模擬模塊、MixerMode、二維三維飛等溫器件模擬模塊、和ATLAS C解釋器模塊等。能夠通過(guò)ATLAS直接將仿真結(jié)果導(dǎo)入到UTMOST，以便提取各種器件參數(shù)，方便將TCAD連接到流片系統(tǒng)。當(dāng)工藝變動(dòng)時(shí)，能夠迅速的改變模擬數(shù)據(jù)以適應(yīng)新的工藝，提高了成品率，優(yōu)化了速度功率，漏電可靠性等。高效穩(wěn)定的多線程算法在并行機(jī)器上運(yùn)行，不僅保持了運(yùn)算精度，還大大減少了仿真的時(shí)間。我們可以通過(guò)ATHENA設(shè)計(jì)優(yōu)化參數(shù)，使得速度、擊穿、產(chǎn)量、泄露電流和可靠性之間達(dá)到最佳結(jié)合。ATHENA是一個(gè)方便的平臺(tái)，它易于使用，模塊化可擴(kuò)展，能夠幫助開(kāi)發(fā)和優(yōu)化半導(dǎo)體制造工藝。 ATHENAATHENA是由SUPREMIV發(fā)展而來(lái)的，后者是世界著名的斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)的仿真器。TonyPlot可定義復(fù)雜的函數(shù)和宏命令，使之可以像普通一維量一樣被查看。TonyPlot能夠很容易地進(jìn)行多個(gè)圖表之間的比較，能夠顯示電結(jié)果是如何由工藝條件影響的。 TonyPlot具有靈活的標(biāo)簽功能，可通過(guò)此功能對(duì)圖形進(jìn)行注釋，為報(bào)告和演示建立明晰圖表。 特征:TonyPlot為了TCAD的可視化功能而專門開(kāi)發(fā)的圖形分析工具，并且是通用的圖形顯示工具，它可用于工藝和器件設(shè)計(jì)的快速原型制作與開(kāi)發(fā)，幾乎可用于所有SILVACO TCAD 產(chǎn)品。此外，為了方便形象的觀察個(gè)工藝效果，Tonyplot還可將工藝的圖像結(jié)果制作成動(dòng)畫形式供用戶觀看。TonyPlot除了可以顯示器件的一維、二維、三維結(jié)構(gòu)，還可以顯示器件的幾何、材料、電學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)等信息。DeckBuild 有很過(guò)特性功能，如下：輸入并編輯仿真文件查看和控制仿真輸出自動(dòng)切換仿真器件優(yōu)化工藝，快速獲得仿真參數(shù)抽取仿真特性提供對(duì)結(jié)構(gòu)的圖像輸出提取器件仿真的結(jié)果中SPICE模型的參數(shù)下面是各個(gè)仿真組件通過(guò)DeckBuild 環(huán)境相互聯(lián)系組織的仿真流程 TonyplotTonyPlot功能非常強(qiáng)大，由TCAD仿真生成的一二維結(jié)構(gòu)都可以通過(guò)TonyPlot顯示出來(lái)。在下面的內(nèi)容，我們將詳細(xì)介紹一下各個(gè)組件的結(jié)構(gòu)和原理： DeckBuild所有仿真組件的工作全部基于deckbuild界面，通過(guò)deckbuild調(diào)用之后啟動(dòng)組件才可進(jìn)行各個(gè)步驟的仿真。如圖，可清楚的看出飽和區(qū)iD與uGS的關(guān)系：3 用TCAD工具對(duì)MOSFET進(jìn)行仿真的原理、步驟及結(jié)果 TCAD工具的結(jié)構(gòu)及仿真原理Silvaco TCAD 由許多組件和內(nèi)部模塊構(gòu)成其強(qiáng)大的功能。當(dāng)源漏電壓較小時(shí)，源漏電流隨增大而線性增大，溝道寬度從源極到漏極逐漸變小；若繼續(xù)增大到使 時(shí)，溝道在漏極一側(cè)出現(xiàn)夾斷點(diǎn)，我們稱為預(yù)夾斷；若繼續(xù)增大，夾斷區(qū)將隨源漏電壓的增大而隨之延長(zhǎng)，增大的源漏電流全部用來(lái)克服夾斷區(qū)對(duì)電子流動(dòng)的阻力。因此以柵極為參考點(diǎn)，溝道中各點(diǎn)的電位相當(dāng)于由源端的到漏端 的，因此，溝道中載流子濃度和溝道的深度取決于電壓。當(dāng)較小時(shí)，并沒(méi)有出現(xiàn)夾斷現(xiàn)象， N溝道增強(qiáng)型MOSFET的導(dǎo)電溝道可等效為一個(gè)線性電阻，其等效電阻阻值大小受控制。溝道電導(dǎo)與成正比，于是漏極電流與成正比，被稱為有效柵源電壓。 MOSFET的特性當(dāng)較小時(shí)，柵極下面自由電子很少，其濃度取決于工藝制造是的摻雜濃度，少量的自由電子從源區(qū)向漏區(qū)流動(dòng)就形成了漏極電流。這時(shí)候去過(guò)在源漏之間加一個(gè)電位差，將有電流通過(guò)，即IDS。繼續(xù)升高柵極電壓，更多電子在溝道區(qū)聚集，最終形成反型層，產(chǎn)生以電子為載流子的導(dǎo)電溝道。柵極下方的少數(shù)載流子電子在電場(chǎng)作用下向上表面聚集。源漏電流IDS幾乎為零，管子截止，電流相當(dāng)于二極管的反向電流。 場(chǎng)效應(yīng)管是場(chǎng)控器件，通過(guò)電場(chǎng)的強(qiáng)弱控制電流的大小，柵極電壓uGS作為整個(gè)器件的開(kāi)關(guān)，起著至關(guān)重要的作用。內(nèi)部工藝完成后，開(kāi)出接觸孔，將柵源漏與外電路連接，實(shí)現(xiàn)它相應(yīng)的功能。非摻雜的多晶硅實(shí)際上是絕緣體，通過(guò)摻雜，其電阻率可在很大的范圍內(nèi)變化，這也使得自對(duì)準(zhǔn)工藝得以實(shí)現(xiàn)。在MOS結(jié)構(gòu)中，柵極為控制電極，它通過(guò)控制溝道中載流子濃度和溝道寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)控制源極漏極之間溝道中的電流的大小。兩個(gè)N型硅的擴(kuò)散區(qū)通過(guò)姆接觸與金屬導(dǎo)體相連，形成源極和漏極。下面以N管為例具體分析一下MOS管的結(jié)構(gòu)。增強(qiáng)型在外加電壓為0時(shí)沒(méi)有導(dǎo)電溝道，管子截止。 MOS的基本結(jié)構(gòu)MOS晶體管包括 源極（source）、柵極（gate）、漏極（drain），工作時(shí)會(huì)在柵極下面的半導(dǎo)體表面感應(yīng)出與原摻雜相反類型的載流子，形成導(dǎo)電溝道，根據(jù)導(dǎo)電溝道載流子類型將MOS管分為NMOS和PMOS，稱溝道載流子為電子的管子為N管，溝道載流子為空穴的管子為P管。2 MOSFET的構(gòu)造及其基本工作原理 MOSFET的基本構(gòu)造金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)簡(jiǎn)稱MOSFET。Silvaco公司還開(kāi)發(fā)了版圖設(shè)計(jì)以及驗(yàn)證工具等，與很多世界知名企業(yè)有pdk合作。Silvaco能夠提供TCAD，Modelling和EDA前端和后端的支持，還能給IC設(shè)計(jì)師們提供完整的Analog Design Flow。Silvaco發(fā)展迅猛，至今已在全球設(shè)立有12間分公司。它涉及的領(lǐng)域很多，如：TCAD工藝器件模擬，高速的精確電路仿真、Spice參數(shù)提取、全定制IC設(shè)計(jì)與驗(yàn)證等。在2009年，SILVACO數(shù)據(jù)庫(kù)公司與Simucad設(shè)計(jì)自動(dòng)化公司合并，Simucad設(shè)計(jì)公司更名為矽谷科技有限公司。1997年，公司再次開(kāi)發(fā)新的領(lǐng)域：模擬IC CAD市場(chǎng)，其開(kāi)發(fā)的EDA工具被廣泛的用于原理圖捕捉，版圖的設(shè)計(jì)和DRC、LVS和LPE等驗(yàn)證。1987年，公司以新的面貌進(jìn)入TCAD市場(chǎng)。UTMOST是由它推出的首個(gè)產(chǎn)品，該產(chǎn)品成功的迅速的成為業(yè)界用于參數(shù)提取、器件特性表征和建模的工具的標(biāo)準(zhǔn)。該公司旨在能夠提供最優(yōu)的完整的設(shè)計(jì)工具流程，專業(yè)的服務(wù)和專家的支持。該公司專門給那些模擬混合信號(hào)和RF集成電路仿真設(shè)計(jì)來(lái)提供計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。Silvaco 中文名稱是矽谷科技有限公司，是有硅（Sil）谷(va)公司(co)英文單詞的縮寫。 Silvaco TCAD的發(fā)展及應(yīng)用TCAD全稱集成電路工藝和器件的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，是IC設(shè)計(jì)工藝和器件特性快速模擬分析的中要工具， 通過(guò)TCAD設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體器件能夠縮短開(kāi)發(fā)周期，節(jié)約開(kāi)發(fā)成本，還能夠得到工藝試驗(yàn)無(wú)法得到的信息。其次，MOSFET特別適合用作可控開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通態(tài)和關(guān)斷態(tài)的切換，這對(duì)數(shù)字電路非常有用。盡管雙極性晶體管在早期半導(dǎo)體集成電子學(xué)中處于絕對(duì)統(tǒng)治地位，但在如今的大多數(shù)應(yīng)用中，它已逐步被由Si材料制成的MOSFET所取代?；舴蛩固沟热税l(fā)現(xiàn)，通過(guò)擴(kuò)散和熱氧化在硅基板上形成導(dǎo)電帶，氧化層，高阻溝道區(qū)來(lái)構(gòu)筑晶體管，即MOS管可以形成良好性能的管子。斯坦利、弗雷德里克這項(xiàng)重要的發(fā)明促使美國(guó)無(wú)線電公司發(fā)明了另一樣為集成電路貢獻(xiàn)巨大的器件：金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，即MOS管。他們發(fā)現(xiàn)，如果將半導(dǎo)體材料蒸鍍到絕緣層上來(lái)制造晶體管這個(gè)想法是能行得通的。1961年，美國(guó)無(wú)線電公司保羅1960年，阿塔拉和實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家大原研究了肖克利的的成效應(yīng)管的概念。1959年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家馬丁肖克利在1945年就曾經(jīng)提出過(guò)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的概念，即可以加一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)來(lái)起到控制半導(dǎo)體表面的電流的作用，由于當(dāng)時(shí)普遍使用的是雙極型晶體管，他這個(gè)想法從來(lái)沒(méi)有付諸行動(dòng)，也就是說(shuō)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的器件從來(lái)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)制造過(guò)。由于鍺在高溫下不能工作，蒂爾在進(jìn)入德州儀器公司后一直想解決這個(gè)問(wèn)題，只有征服這個(gè)問(wèn)題才能給晶體管性能進(jìn)一步提升的空間，否則的話器件工作一段時(shí)間后就必須休息，這是很影響效率和可靠性的。1951年，斯帕克斯想到減小雙極晶體管的中心夾層的厚度可能會(huì)提過(guò)晶體管性能，事實(shí)證明他成功了。1950年4月，蒂爾和摩根夏夫（John Shive）根據(jù)這個(gè)理論做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)晶體光中間的半導(dǎo)體層非常薄而且非常純時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論驚人的一致。海恩斯（Richard Haynes）、約瑟夫這對(duì)于點(diǎn)接觸式晶體管來(lái)說(shuō)是一個(gè)很大的進(jìn)步。這種結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩個(gè)背靠背的pn結(jié)，在兩個(gè)的半導(dǎo)體可以提供豐富的半導(dǎo)體，中間的半導(dǎo)體則含有很稀少的載流子，成為耗盡層，只要能夠控制中間層載流子的數(shù)量，就能夠控制期間的開(kāi)關(guān)，起到真空管的作用。但是肖克利制造的晶體管有很多缺點(diǎn)，比如它的噪聲很大，晶體管的電極搖擺不定，制作的時(shí)候沒(méi)有重復(fù)性可言。1947年圣誕節(jié)前夕，肖克利演示了一個(gè)命名為“晶體管（transistor）”的小原型器件給貝爾實(shí)驗(yàn)室的幾個(gè)同僚，,他