半導體工藝和器件仿真軟體Silvaco TCAD實用教程

編輯推薦

本書以SilvacoTCAD2012為背景，由淺入深、循序漸進地介紹了SilvacoTCAD器件仿真基本概念、Deckbuild集成環境、Tonyplot顯示工具、ATHENA工藝仿真、ALTAS器件仿真、MixedMode器件電路混合仿真以及C注釋器等高級工具。本書內容豐富、層次分明、突出實用性，注重語法的學習，例句和配圖非常豐富；所附光碟含有書中具有獨立仿真功能的例句的完整程式、教學PPT和大量學習資料。讀者藉助本書的學習可以實現快速入門，且能深入理解TCAD的套用。本書既可以作為高等學校微電子或電子科學與技術專業高年級本科生和研究生的教材，也可供相關專業的工程技術人員學習和參考。

為了滿足半導體工藝和器件及其相關領域人員對計算機仿真知識的需求，幫助其掌握當前先進的計算機仿真工具，特編寫本書。

前言

現代電子工業飛速發展，極大地改善了人們的生產和生活。半導體器件的持續改進、完善以及不斷湧現的新器件促使電子工業加速發展，但激烈的競爭也讓半導體行業倍感壓力。由於技術更新快，設備和原材料的投入相當巨大，現在建立一條生產線動輒要數億美元。對高技術人才的需求也是前所未有的。
對於半導體行業來說，時間是成本的一大組成，如何更早地將產品推向市場，是決定生存和發展的關鍵。如何縮短開發周期，以更低成本將產品推向市場呢？人們急切需要一種快速而有效的設計工具。得益於固體物理和半導體物理這些基礎理論的成熟、經驗數據的積累以及最佳化算法的發展，在半導體領域逐步開發出計算機仿真的方法，基於TCAD軟體的計算機輔助設計進入了人們的視野，且由於計算機功能的增強，建立工作站的成本持續降低，使得TCAD軟體得以快速發展。
經過二十多年的發展，來自矽谷的Silvaco公司的產品在TCAD、參數提取、互連建模、模擬、數字和射頻電路設計等半導體仿真設計領域獲得了廣泛套用。其中TCAD可以仿真半導體器件的電學、光學和熱學行為，分析二維或三維器件的直流、交流和時域回響以及光電、電光轉換等特性，研究器件在電路中的行為，分析離子注入、擴散、氧化、刻蝕、澱積、光刻、外延、拋光和矽化物等工藝和工藝變動對器件特性的影響。Silvaco TCAD功能非常全、易學易用，運算速度快，具有豐富的擴展功能，可有效套用於半導體器件的結構設計和工藝設計，並已成為半導體工藝和器件仿真領域的主要產品。
本書共5章。第1章主要介紹TCAD的基本概念、Silvaco TCAD的特點、語法格式和集成環境Deckbuild的命令，為Silvaco TCAD學習和使用打下堅實基礎。第2章主要介紹二維工藝仿真器ATHENA的使用，對各個單項工藝的仿真有詳細的說明，最後介紹了最佳化工具的使用。第3章主要介紹二維器件仿真器ATLAS的使用，從器件結構生成、材料參數定義、物理模型定義、計算方法、特性獲取到結果分析的仿真流程及常見的器件功能仿真都有詳細講解。第4章主要介紹器件電路混合仿真的使用，以電路瞬態回響的仿真為重點，展開電路網表的描述、控制和電路分析狀態、器件狀態的詳細講解。第5章主要是一些高級功能的介紹，它們是用C注釋器編輯的函式檔案來描述材料參數、自定義材料、工藝校準、實驗設計和最佳化功能。書中每個章節都提供了大量的示例來加強對仿真的理解和學習，全書示例總數超過290個。為了便於讀者更直觀地理解和掌握仿真技能，作者精心為本書配備了光碟，其中包括書中能實現完整仿真功能的示例、各章節的主要彩圖、仿真軟體的介紹材料和用戶手冊、作者授課時製作的PPT等資料。
在2009年本書還只是在校學習交流的小冊子，畢業後作者加入半導體器件研發企業，因此更能兼顧不同讀者群的需求，也以此目的完善書中的內容和材料。幾年來在老師、同學、領導和同事那裡獲得了非常多的幫助和啟發，特別是株洲南車時代電氣股份有限公司和電力電子器件湖南省重點實驗室的領導和同事的支持和鼓勵，使作者的認識水平不斷加深，也促使書稿內容不斷豐富和完善，作者非常感激他們，同時也真切地希望將所積累的經驗和各位讀者一起分享。基於此，本書的特點是由淺入深，循序漸進，關注語法的學習，注重引導和啟發，講解既包括整體方案和流程控制，又能深入到每一步細節。希望本書能帶領各位讀者進入TCAD仿真的殿堂，體驗到半導體工藝和器件仿真的樂趣。
本書可以作為本科高年級和研究生的教材。科研工作者也可以此為參考工具，在器件和工藝的設計及驗證上獲得些許幫助。
感謝四川大學石瑞英教授和龔敏教授對作者的悉心教導，指引作者進入半導體工藝和器件仿真領域；感謝楊治美老師對全書做了認真仔細的校對以及提供部分習題；感謝株洲南車時代電氣股份有限公司張明專家對書中內容編排和素材選取方面的指導。
謹以此書獻給我辛勤勞作的父母，正是他們不言的教誨，使我一步步成長到今天。祝他們永遠健康！快樂！幸福！
限於作者的水平，不足之處在所難免，敬請廣大讀者和用戶批評指正。

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