Nuwa半导体工艺与器件仿真

GMPT, 2023/09/24

Nuwa TCAD仿真软件基于有限元、有限体积等数值方法求解漂移-扩散方程，用于分析半导体器件内部的物理机理和电学、光学特性。TCAD仿真软件在提高半导体器件的性能、产品研发效率和良率方面发挥着重要作用，在工艺研发和器件设计环节中扮演至关重要的角色，是半导体芯片制造和集成电路设计领域的重要研发工具。

求解器列表

求解器是TCAD仿真软件的重要组成部分。Nuwa TCAD仿真软件的求解器有：

漂移-扩散求解器
水平集求解器
力学求解器
离子扩散求解器
网格求解器

模型列表

Nuwa TCAD仿真软件包含的工艺仿真模型如以下列表所示：

工艺仿真模型	沉积模型	几何沉积模型
		物理沉积模型	各向同性沉积

			PECVD沉积
			PVD沉积
	刻蚀模型	几何刻蚀模型	分段几何刻蚀模型
			多边形几何刻蚀模型
		物理刻蚀模型	各向同性刻蚀模型
			各向异型湿法刻蚀模型
			离子铣刻蚀模型
			Reactive-Ion Etching刻蚀模型
			High-Density Plasma刻蚀模型
			Deep Reactive-Ion Etching刻蚀模型
	离子注入模型	经验公式	高斯模型
			皮尔森IV模型
			双皮尔森模型
		SIMS掺杂分布导入
		蒙特卡洛BCA模型
	扩散模型	Constant模型
		Fermi模型
		Charged Fermi模型
		Pair模型
		Charged Pair模型
		React模型
		Charged React模型

Nuwa TCAD仿真软件包含的器件仿真模型如以下列表所示：

器件仿真模型	材料模型	碰撞离化
		缺陷
		迁移率随温度、电场、掺杂、缺陷变化
		Wurtzite材料极化、半极化及非极化模型
		自由载流子吸收
		有机材料特性
		4x4/6x6/8x8KP能带计算理论
	结构模型	界面效应	界面复合
			界面电荷
			界面缺陷
		隧穿效应	带内隧穿
			带间隧穿
			缺陷辅助隧穿
	器件模型
		热电子辐射
		ABC复合
		量子阱载流子输运（包含Type II）
		EIM、BPM侧模求解
		纵向模式求解
		光注入及多层膜光学传输
		自热及热传输
		热电子辐射
		AC高频交流小信号分析
		FDTD及光线追踪
		Mini-band传输
		非平衡格林函数（NEGF）
		应力及应变

输出数据类型

Nuwa TCAD仿真软件输出的数据类型有：

器件内部物理量空间分布（1D&2D）：电场、电势、载流子浓度、载流子迁移率、光子产生速率、俄歇复合速率、SRH复合速率、晶格温度、受主浓度、施主浓度、电流密度等
器件光、电输出特性（稳态） I-V曲线、受激激射光谱、I-P曲线、自发辐射光谱、激光远场分布等
器件光、电输出特性（瞬态） 大信号响应曲线、方波脉冲功率曲线、激光器调频带宽、史密斯图等

软件特点

易学易用：Nuwa TCAD仿真软件兼具图形化界面鼠标操作和脚本系统操作，材料库、工艺仿真、器件仿真和后处理等模块界面清晰明了，帮助按钮布局在软件各个界面，用户友好，易于学习和使用。
自定义材料库：用户可自定义材料库，并以可视化方式分析材料的属性。此外，支持用户在材料库中添加新的材料并定义其工艺与器件仿真参数模型，以便于探索和研发新材料和新结构制成的新型器件。
快速验证：在半导体器件制造周期中，通过器件仿真和机理分析，可用于工艺和器件的研发与优化，快速验证新器件结构，从而减少芯片试制次数，降低开发成本。
联合仿真：支持通过Python脚本协同各软件仿真，例如结合Macondo软件进行各种光电器件联合仿真，并进行灵活数据分析。
广泛应用：适用于各类微电子器件、光电子器件的应用，如功率器件、激光器、发光器件、太阳能电池及TFT等仿真应用。它可以仿真器件的电学、热、光学特性，输出电势、电场、电流、载流子浓度等内部分布，同时支持稳态、瞬态和小信号分析。
多物理场耦合：能够处理多物理场耦合效应，典型的有：
- 电场、载流子浓度及应力和迁移率的耦合作用
- 界面和体trap(单能级、指数和高斯）、和泊松方程的耦合作用
- 电场、温度、应力等和材料禁带宽度的耦合作用
- 电场和载流子不完全离化的耦合作用
- 载流子的隧穿、飞跃和热激发等量子和非局域行为和漂移扩散行为的耦合作用
- 光强和半导体材料内部及界面trap(单能级、指数和高斯）的耦合作用
- 温度、载流子注入、应力等对折射率的改变和光模式及有效折射率的耦合作用
- 半导体异质结热平衡方程和漂移扩散方程的耦合作用
- 金属/半导体/绝缘体之间的任意耦合作用
- 瞬态光注入和载流子含时输运的耦合作用