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内容简介

本书以半导体工艺和器件的仿真为主线，按照由简入繁、由低及高的原则循序深入，从仿真的数理基础及对TCAD/WebTCAD的认识出发、以半导体工艺基础及器件基础为知识储备，引出对基于WebTCAD 的二维工艺仿真及二维器件仿真的详细介绍，并在此基础上介绍WebTCAD的实例库及具体应用，从而达到能熟练使用WebTCAD来进行半导体工艺和器件仿真的目的。本书主要内容包括仿真基础、仿真原理、TCAD/WebTCAD介绍、半导体工艺基础、半导体器件基础、基于WebTCAD 的二维工艺仿真、基于WebTCAD 的二维器件仿真，以及WebTCAD仿真实例等。

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ISBN：9787121515095

开本：16(185*260)

页数：228

字数：365

本书目录

目    录

第1章  TCAD仿真概述	1
1.1  TCAD	1
1.1.1  半导体技术概况	1
1.1.2  TCAD仿真工具概况	2
1.1.3  TCAD仿真工具发展概况	3
1.2  Cogenda WebTCAD	4
1.2.1  珂晶达（Cogenda）公司简介	4
1.2.2  Cogenda WebTCAD概况	5
第2章  半导体数值仿真基础	6
2.1  有限体积法	6
2.1.1  有限体积法基本原理	6
2.1.2  有限体积法基本思路	7
2.2  网格划分	8
2.2.1  网格划分简介	8
2.2.2  网格划分分类	9
2.2.3  3D网格划分	10
2.2.4  网格无关性	11
2.3  TCAD物理模型	11
2.3.1  漂移扩散模型	11
2.3.2  改进的漂移扩散模型	12
2.3.3  能量平衡模型	13
2.3.4  密度梯度模型	14
2.3.5  带状结构模型	15
2.4  边界条件	17
2.5  求解	18
第3章  半导体工艺基础	20
3.1  半导体工艺概况	20
3.2  单项制备工艺	21
3.2.1  扩散	21
3.2.2  离子注入	25
3.2.3  氧化	28
3.2.4  光刻	31
3.2.5  刻蚀	38
3.2.6  沉积	41
第4章  半导体器件基础	46
4.1  能带理论与场效应原理	46
4.1.1  能带理论	46
4.1.2  场效应原理	47
4.2  常用半导体器件	48
4.2.1  PN结	48
4.2.2  PN结二极管	54
4.2.3  双极型晶体管（BJT）	58
4.2.4  金属-氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）	63
第5章  WebTCAD二维工艺仿真	68
5.1  WebTCAD二维工艺仿真介绍	68
5.1.1  Cogenda WebTCAD二维工艺仿真介绍	69
5.1.2  Genes仿真器介绍	71
5.2  WebTCAD单项工艺仿真	71
5.2.1  离子注入	71
5.2.2  扩散	73
5.2.3  沉积	75
5.2.4  光刻	77
5.2.5  刻蚀	79
5.2.6  外延	82
5.2.7  浅槽隔离（STI）	84
第6章  WebTCAD二维器件仿真	86
6.1  二维器件仿真介绍	86
6.2  Cogenda WebTCAD二维器件仿真介绍	87
6.2.1  Genius仿真器介绍	87
6.2.2  器件结构及输入/输出	87
6.2.3  输出和探测	94
6.3  WebTCAD二维器件仿真流程	96
6.4  WebTCAD二维器件仿真结果分析	109
6.4.1  直流特性	110
6.4.2  仿真结果查看	110
第7章  WebTCAD仿真实例	121
7.1  NPN型BJT仿真	121
7.2  部分耗尽型SOI P-MOSFET仿真	171
参考文献	222

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前言

前    言
半导体技术的飞速发展带来了现代信息技术的爆炸式发展，从而给人们的生活带来了极大的便利，其中半导体工艺和器件仿真软件TCAD（Technology Computer Aided Design）的作用功不可没。TCAD是建立在半导体物理基础之上的数值仿真工具，是集成电路设计和制造中不可缺少的重要组成部分。它可以对不同工艺条件、不同器件结构进行仿真和优化，获得理想的工艺参数和特性，从而取代或部分取代昂贵、费时的工艺实验，也可以对电路性能及电缺陷等进行模拟，从而为电路设计提供参考。
目前主流应用的TCAD软件对于新手来说比较不友好。首先，软件需要运行在Linux系统下的专门服务器上，运行消耗的资源相当大；其次，软件上手难，初学者只通过官方提供的帮助文档很难快速上手。为了解决这些问题，苏州培风图南半导体有限公司开发了基于网页的TCAD软件—Cogenda WebTCAD。该软件在网页上运行，使用者不需要在计算机上安装，也不需要购买专门的服务器，有效地降低了使用成本；同时，该软件对半导体工艺和器件仿真模块进行了集成，降低了使用者的上手难度。
本书以半导体工艺和器件的仿真为主线，按照由简入繁、由低及高的原则循序深入，从TCAD仿真的数理基础、常用半导体工艺和器件的介绍出发，引出对基于WebTCAD 的二维工艺仿真及二维器件仿真的详细介绍，并在此基础上详细展示了基于Cogenda WebTCAD 的仿真实例，从而达到使读者能熟练使用WebTCAD来进行半导体工艺和器件仿真的目的，并为半导体工艺和器件仿真的初学者提供入门级的参考资料。
本书编写以培养读者“知半导体仿真”“会半导体仿真”“用半导体仿真”的能力为目标，在内容的选取上，充分满足读者应具有的半导体仿真基础知识及应用技能需求；在篇目的设计上，循序渐进，以达到逐步学会使用WebTCAD的目的。同时，本书内容操作性强，包含了详细的仿真实例，读者通过对书中仿真实例的操作实践，可以掌握相应的半导体工艺基础知识及半导体仿真应用知识。
本书由编著者与苏州培风图南半导体有限公司合作编写，充分发挥双方在教育学术界和半导体产业界的优势，理论与实践相融合，既能体现本书的知识传播载体性及教学依据性，又能体现本书的产教融合性和产业实用性。通过本书的学习，可以使读者既具备理论知识，又有产业应用的能力。
本书得到苏州培风图南半导体有限公司项目的特别支持，正是有了他们的支持才有了这本书的问世，在此编著者要特别感谢他们。同时，本书也得到贵州师范大学、贵州师范大学集成电路研究院、黔科合平台人才BQW〔2024〕014项目的支持，在此对他们致以谢意。此外，编著者也对在本书编写过程中给予了坚定支持的家人们表示感谢。
本书可以作为高等院校集成电路、微电子学、电子科学与技术或其他相关专业研究生、高年级本科生的教材，科研工作者和企业设计人员也可以以本书为参考工具，提升工艺和器件的设计与验证能力。
鉴于编著者的水平有限，书中难免会有不足和疏漏之处，敬请读者批评、指正。

编著者

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作者简介

王刚，博士，讲师，硕士生导师，贵州师范大学物理与电子科学学院、贵州师范大学集成电路研究院教师，贵州师范大学人工智能系副主任，主要研究方向包括集成电路、微纳器件、微纳米机器人等，现主持国家自然科学基金地区项目 1 项、贵州省自然科学基金1 项、贵州师范大学博士启动基金项目1项，曾参与国家自然科学基金重大研究计划项目、北京市自然科学基金重点研究专题项目等项目 2 项。在 Applied Physics Letters、Advanced Intelligent Systems 等期刊上发表SCI 论文 10 余篇，获授权国家发明专利 1 项，担任 International Journal of Modern Physics B、Modern Physics Letters B 等学术期刊审稿人，完成本科生《半导体制备技术及工艺》、研究生《高等数值分析》等4门课程教学。

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