浅谈SILVACO TCAD在VDMOS功率器件设计中的应用

张海磊 陆建恩 严古响 徐成保 孟欢

【关键词】SILVACO 半导体工艺 器件仿真 VDMOS

半导体器件和集成电路的制造过程非常复杂，设备非常昂贵，开发周期长，生产成本大。例如：一个基本热氧化过程一般需要几小时或更多的时间，而用软件模拟一次仅需要几分钟。因此现在很多公司在产品研发之初就采用TCAD技术进行设计并仿真。SILVACO-TCAD软件是由SILVACO公司开发的，公司于1984年成立于美国硅谷。它是一款非常好的EDA工具，现在已经风靡全球。

1 SILVACO-TCAD的功能

SILVACO-TCAD软件主要包括工艺仿真（ATHENA）和器件仿真（ATLAS）。特别是SPICE 模型的生成，互连寄生参数的的精确描述，基于物理的可靠性建模以及传统的CAD技术，这些都为工程师进行完整地IC设计提供强大的动力和支持。

工藝仿真模块（ATHENA）包括半导体器件和集成电路制造工艺中前道工序几乎所有工艺过程的仿真，例如氧化、扩散、淀积、光刻、刻蚀、离子注入、退火等。当然还必须进行网格结构设计、衬底初始化以及电极引出。特别加入了对各项工艺的优化功能，可以设定目标值，可调参数，使系统自动优化分析。

器件仿真模块（ATLAS）主要是对特定半导体器件结构的电学特性以及器件工作时相关的内部物理机理进行仿真，预测工艺参数对电路特性的影响。例如：晶体管和MOS管的转移特性、输出特性、阈值电压、击穿电压等等。

2 基于SILVACO的VDMOS工艺仿真

在进行VDMOS工艺仿真之前，先要确定基本的工艺流程。本次实验，我们确定的VDMOS工艺流程如图1所示。

确定流程之后，根据设计要求对各道工序的参数进行计算分析。……