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第23卷第7期半导体学报Vol.23,No.7
2002年7月CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORSJuly,2002

半导体器件与工艺综合

鲁勇谢晓锋张文俊杨之廉

(清华大学微电子学研究所,北京100084)

摘要:利用器件与工艺综合的思想,开发出自顶向下的新的器件和工艺设计方法,实现了该设计方法的MOSPAD
软件,并利用MOSPAD系统做出了一定的综合结果.做出了关于器件与工艺综合的两个实例,即对FIB器件的器件
综合和对阱形成工艺模块进行的工艺综合,并证明了自顶向下的器件与工艺综合思想的可行性.

关键词:综合;器件综合;工艺综合;MOSPAD;FIB
EEACC:B2570A;C1180;C7410D
中图分类号:TN405文献标识码:A文章编号:025324177(2002)0720772205

成熟的设计工具,只有部分实验室开发的实验系统
1简介可完成器件综合或工艺综合中部分功能.早期的
DOE/Opt2系统引入了一些参数优化的概念,Saxe2
综合技术作为一项重要技术,在半导体集成电na3等根据工艺综合的思想做出一些器件与工艺综
路的研究中已有很广泛的应用.但目前综合技术主合的结果,Vista4系统实现了一些参数优化的工作.
要是应用于电路设计中,电路的综合已经是一项很
成熟的技术,从行为级到电路级再到版图级,通过层2器件综合
层综合,可以得到所需的集成电路设计.与之相对应
的是,在器件与工艺的研究中,也有同样类似的综合器件综合是指根据半导体器件电学特性通过综
技术1.设计者可以根据所需的器件电学特性,通过合的方法,得到所需器件的设计参数,包括物理尺

综合的方法,得到器件的尺寸等物理信息.再进一寸、掺杂浓度等,例如电学特性包括驱动电流Ion、关

步,根据所得到的器件物理特性,更可通过综合的方断电流Ioff以及输出电阻Rout等.而设计参数包括沟
法得到工艺流程中各部分的参数.长、源漏浓度、衬底浓度、栅氧厚度等.
利用这种自顶向下的设计思想,将给新器件研通常,为了获取适当的电学特性,设计者手工调
究和生产带来革命性的改变.过去的器件设计是在整各种设计参数,再通过模拟软件进行模拟,得到的
全手工的前提下,逐步修改器件参数或工艺条件,以模拟结果通常来说不能很好地符合设计者的要求.
满足自己所需要的器件特性.这里,所需的人工经验设计者需根据自己的经验,调整参数,重新模拟,如
非常重要,同时无法提高效率.而采用新的设计思此反复.而在综合的方法学里,采用的是自顶向下的
想,不仅可以使器件的研究规范化,还可以利用计算设计思想.设计者首先提出的是所需半导体器件的
机辅助设计,降低人力资源的消耗,缩短产品的开发电学特性,而对所需综合的器件设计参数只需要大
周期.致的了解,给出一定的允许空间,即允许的参数范
作为一种新的设计思想,目前国内外尚未出现围.然后通过综合的方法,可以得到所需的器件设计

2001207204收到,2001209228定稿○c2002中国电子学会
7期鲁勇等:半导体器件与工艺综合377

参数.时考虑到后续模块中高温的影响.
从一般意义上说,综合是模拟的反向过程.而综
合作为模拟的反向过程,是建立在模拟软件的基础4综合软件介绍
之上.模拟是半导体集成电路领域非常普遍地方法,
包括电路模拟、器件模拟以及工艺模拟.模拟软件是根据上述器件与工艺综合的需要,我们开发了
通过很多的模型来支持的,包括各种解析的或数值器件与工艺综合软件(modelingandsynthesissystem
的模型5.但通常这些模型的反向函数是很难得到forprocessanddevice,MOSPAD).MOSPAD系统采用
或根本无法得到的,同时其反向物理过程也是无法基于跨平台的java语言,可以很容易地移植到各种
分析的.而综合相当于根据模拟的结果得到其输入操作系统,包括Solaris、HP、Windows等系统.整个综
参数,因此,在综合的过程中,如何建立合适的反向合系统采用了模块化的设计思想,各部分组件都易
模型是非常困难的,通常采用的是一些数学手段.于扩充,可以适应不同的需要,并改进综合效果.
综合的另一个问题是得到的结果是一个设计空与过去的实验系统相比,MOSPAD系统是一个
间,而非单一的结果,这点与模拟也是完全不同的.综合考虑了器件与工艺综合的较完整的系统,并提
这样如何得到完整的设计空间以及如何挑选合适的供用户友好的图形界面.
结果也是需要研究的难点.在器件综合方面,对半导体器件采用了参数化
的思想,可以很容易地设计自己需要的器件,并提供
3工艺综合了相关参数的链接,使得综合结果更具意义.
在工艺综合方面,采用了开放式的思想,使用户
与器件综合类似,工艺综合是工艺模拟的反向可以自