模拟工具ISE TCAD教程

器件模拟集成化工具ISETCAD使用简介国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆Email:[e-mail]:349439921．ISETCAD部署与运行方法.......................................................................................................12．器件描述：mdraw......................................................................................................................62．1启动.................................................................................................................................62．2构造二维剖面图.............................................................................................................82．3掺杂...............................................................................................................................152．4产生网格与调整设计...................................................................................................203．器件模拟：Dessis....................................................................................................................243．1模拟输入文件...............................................................................................................243．2模拟过程.......................................................................................................................274．可视化.......................................................................................................................................284．1曲线可视化：Inspect...................................................................................................294．2分布可视化：Picasso...................................................................................................311．ISETCAD部署与运行方法部署：1．安装EXCEEDXserverforwin32；2．拷贝文件夹“ISE”到C盘根目录下；3．拷贝文件夹“ISE_DATA”到E盘根目录下；4．添加系统环境变量如下（或确保系统环境变量中有如下内容，参照环境变量.txt）：Path项中添加：%TEC80HOME%\BIN;C:\ISE\bin新建项：ISEDBE:\ISE_DATAISERELEASE7.0ISEROOTC:\ISETEC80HOMEC:\ISE\TEC80FP_NO_HOST_CHECKNODISPLAY此电脑的计算机名:0.0（点“我的电脑”的“属性”中“计算机名”，即可看到计算机名）5．导入文件夹“破解”中所有注册表信息（双击即可导入）。运行（后面以一个例子来说明使用方法，该例子计算一个VDMOS器件的阈值电压）：1．启动exceed；2．启动C:\ISE\BIN\GENESISEe，也可为其添加一个快捷方式。3．启动后，出现窗口如图1或图2：图1GENESISe窗口1Copyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第1页图2GENESISe窗口24．打开ISEProjects窗口（双击“Projects”图标，左上角），在左边树状图中右键点击Example_Library_7.0.lnk——Applications——DMOS－Vt，左键点击“duplicate”（如图3所示），弹出窗口如图4所示，点击“YesAll”，“Vt”就被复制到“COPYED_OBJECT_【计算机名】”目录下了，如图5所示。右键点击复制后的“Vt”，再左键点击“active”（如图6所示），激活这个工程。我们也可以新建一个工程。在“ISEProjects”子窗口中，可以打开左上角的“File”菜单，里面的选项可以让我们新建目录，也可以新建工程。新建的工程可以用鼠标拖到任何一个目录中，也可以按上段讲述的方法激活并编辑。图3ISEProjectCopyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第2页图4点击“YesAll”图5复制后的“Vt”Copyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第3页图6激活工程5．双击主窗口左边第二个图标“Status”，出现子窗口如图7所示。该窗口右边有9个按钮，其中“edit”配置器件结构的描述、模拟过程、结果显示等所有输入文件，“Runall”即开始模拟，“Abort”可以中断模拟。“Deselect”取消该工程的激活状态，等等。图7Status窗口Copyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第4页6．点击“Edit”，进入“Vt”工程的修改状态，然后双击主窗口左边的“ToolFlow”图标，出现工具使用流程窗口，如图8所示。该窗口左边显示了本工程使用的工具和使用流程，右边是本集成环境可以使用的工具，我们可以把右边的工具拖入到左边的流程中，完成自己的设计。“Vt”这个工程使用了三个工具，另外设置了一个全局参数。该工程的模拟流程为：MDraw把输入的器件二维剖面结构调用Mesh工具产生模拟用的离散化网格，然后Dessis模拟器件的工作，统计数据，得到电流、电场等结果，昀后用Inspect把模拟结果用曲线图显示出来，另外也可以用picasso来观察器件内部的电场、电流分布等情况。我们将在后两节详细讲述这四个工具的使用方法。全局参数“VDrain”设置了模拟时使用的漏极电压。双击流程图中的“VDrain”图标，可以看到其初始值，如图9所示。双击主窗口中“Parameter”图标，可以对该参数进行详细设置（如图10所示），不再赘述，读者可在该软件的manual中找到其具体使用方法。图8ToolFlow窗口图9全局参数默认值Copyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第5页图10全局参数配置2．器件描述：mdraw2．1启动在“ISEToolFlowEditer”子窗口中将MDraw拖入到左边流程图中（工程“Vt”中已完成）。点击选中左边流程图中的“MDraw”图标，然后点击菜单上的“Edit”－“input”（如图11），此时弹出子菜单，点击“Boundary”项（如图12），MDraw就启动了。如果点击“Commands”项，会打开“Vt”的掺杂信息与构造网格前对器件各个区域网格大小的配置文件，默认命名为“mdr.cmd”。MDraw的主要功能就是将此掺杂与网格配置文件和器件二维结构框图文件（默认命名为“mdr.bnd”）可视化，然后集成了网格产生程序生产网格文件供后续模拟工具进行模拟。Copyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第6页图11启动MDraw第一步图12启动MDraw第二步MDraw启动后出现图形界面。图13所示为“Vt”打开后出现的VDMOS的结构图，我们将在下一节讲述此VDMOS器件结构图的画法。Copyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第7页图13MDraw启动界面2．2构造二维剖面图在前面打开的MDraw中，已经有了一个VDMOS的二维剖面结构。为更好地说明使用方法，我们新建一个结构文件（在菜单上选择“File”－“New”，如图14所示）。图14新建结构图Copyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第8页新建后右边作图区清空，我们重新画一个VDMOS的二维截面图。画硅基MOS器件的流程一般是：A．作出器件所在的体（单晶硅）；B．作出栅极下的二氧化硅层；C．作出栅极（多晶硅）；D．作出各个接触点（contact）；E．作出表面上方的硅绝缘层（可省略）；F．对各个区域掺杂（下一节介绍）。下面详细介绍上面流程的实现方法。首先选择要画的区域使用的材料。点击菜单上的“material”，会弹出很多材料供选择，点击其中的“Silicon”，选择器件所在的体为单晶硅，如图15所示。图15选择材料接下来，选择左上按钮中的“AddRectangle”，画体硅矩形（如图16）。为了精确定义体硅区域，我们选中左下选项中的“ExactCoordinates”，如图17所示。图16选择作矩形图17选择精确坐标现在可以在右边作图区任意拖一个框，此时弹出一个对话框，它会让你填写你所画矩形的精确信息，填写内容如图18所示。我们可以将边界坐标定义为区域需要的尺寸大小。Copyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第9页图18精确填写体硅的边界坐标确定后，作图区出现体硅的图形，如图19所示。如果产生的图形位置不便于观察，可以选中左边的“Zoom”按钮放大观察，也可以点击其下面的“ZoomOut”按钮缩小观察。如果图形位置不正，可以点击菜单中“View”－“ZoomReset”，图形会自动调整到昀佳观察位置。如果产生的图形不合适，可以选中左边的“Delete”按钮，然后再单击作图区中的图形块就可以将该块删除。如果想修改区域边界，选中左边的“MovePoint”按钮，并确保“ExactCoordinates”项选中。此时将鼠标放在一个边界点上，就会弹出一个对话框（如图20），此时可以修改该点坐标，修改后区域形状也随之变化。如果想作多边形，选中左边的“Multiline”按钮，在右边作图区拖出多边形各条边即可。如果材料选错且已经作好了图形，可以选中左边的“ChangeMaterial”按钮，在菜单上的“Material”中重新选择材料，然后用鼠标点中想要改变材料的区域，此区域的材料就被替换了。图19体硅截面图Copyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第10页图20修改区域边界作出体硅区域后，接着用上述同样的方法作出栅极下的SiO2和多晶硅栅极，不妨将SiO2边界坐标设为（4,-0.06）—(8,0)，多晶硅边界坐标设为（4,-0.5）—(8,-0.06)如图21所示。Copyright国防科技大学计算机学院微电子研究所池雅庆©2005第11页图21作出栅极昀后，我们添加接触点（Contact）作为器件对外的接口电极。点击坐标的“AddContact”按钮，弹出一个对话框，将此Con