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使用 3D 量子 TCAD 模拟解释在 1.4 K 下获取的 28 nm FD-SOI 量子点传输数据
摘要 — 采用标准制造技术制造的纳米级 CMOS 量子点器件在低温下的可靠运行对于量子计算应用至关重要。我们研究了使用意法半导体标准制造工艺在极低温度下制造的超薄体和埋氧 (UTBB) 全耗尽绝缘体上硅 (FD-SOI) 量子点器件的行为。使用 Nanoacademic Technologies 最近开发的 3D 量子技术计算机辅助设计 (QTCAD) 软件模拟和分析了量子点器件的性能，实现了低至 1.4 K 的收敛。在本文中，我们介绍了这项工作的初步模拟结果，并将其与从同一器件的测量中收集的实际实验数据进行了比较。关键词-FD-SOI CMOS、硅量子点、量子计算、3D TCAD 模拟、低温
使用 3D 量子 TCAD 模拟解释在 1.4 K 下获取的 28 nm FD-SOI 量子点传输数据
采用标准制造技术制造的纳米级 CMOS 量子点器件在低温下可靠运行对于量子计算应用至关重要。我们研究了使用意法半导体标准制造工艺制造的超薄体和埋氧 (UTBB) 全耗尽绝缘体上硅 (FD-SOI) 量子点器件的极低温行为。使用 Nanoacademic Technologies 最近开发的 3D 量子技术计算机辅助设计 (QTCAD) 软件模拟和分析了量子点器件的性能，实现了低至 1.4 K 的收敛。在本文中，我们介绍了这项工作的初步模拟结果，并将其与从具有相同几何形状的设备测量中收集的实验数据进行了比较。2. 简介量子计算机使用量子位 (qubit) 作为其构建块，有望利用量子力学在各种传统技术上提供颠覆性优势。硅中的量子点为实现物理量子位提供了一种有前途的方法。在这种架构中，量子信息被编码到量子点内单个电子或空穴的自旋中[1, 2]。
使用Silvaco TCAD工具Anand Kumar Srivastava（M.Tech VLSI设计）印度斯坦科学学院和T
电子和仪器工程系，Anand工程学院，Agra电子邮件：sanjayaec@rediffmail.com摘要太阳能电池是P-I-N Photodiodes，它们是在正向偏置下操作的。目的是将传入的光功率转换为以最大效率的电力。在本文中，我们将使用Silvaco TCAD工具来设计一个太阳能电池和太阳能电池模拟。Silvaco TCAD是指技术计算机辅助设计。 这意味着计算机模拟用于开发和优化半导体处理技术和设备。 作为TCAD模拟求解基本的物理部分微分方程，例如泊松，扩散和半导体设备中的传输方程。 这种深层物理方法具有TCAD模拟预测精度。 因此，在开发和表征新的半导体设备或技术时，可以将TCAD模拟替换为昂贵且耗时的测试晶片。 关键字 - photodiode，Silvaco TCAD工具。 1。 简介Silvaco TCAD为太阳能电池技术的各个方面提供完整且整合的仿真软件。 太阳能电池模拟所需的 CAD模块包括：S-pisces，Blaze，Luminous，TFT，Device3D，Luminous3D和TFT3D [1]。 TCAD驱动的CAD方法为设备工程师提供了最准确的模型。 Silvaco是所有对高级太阳能电池仿真解决方案感兴趣的公司的一站式供应商。 2。 有关这些模块的更多详细信息，请访问Silvaco TCAD产品。 3。 这个Silvaco TCAD是指技术计算机辅助设计。这意味着计算机模拟用于开发和优化半导体处理技术和设备。作为TCAD模拟求解基本的物理部分微分方程，例如泊松，扩散和半导体设备中的传输方程。这种深层物理方法具有TCAD模拟预测精度。因此，在开发和表征新的半导体设备或技术时，可以将TCAD模拟替换为昂贵且耗时的测试晶片。关键字 - photodiode，Silvaco TCAD工具。1。简介Silvaco TCAD为太阳能电池技术的各个方面提供完整且整合的仿真软件。CAD模块包括：S-pisces，Blaze，Luminous，TFT，Device3D，Luminous3D和TFT3D [1]。TCAD驱动的CAD方法为设备工程师提供了最准确的模型。Silvaco是所有对高级太阳能电池仿真解决方案感兴趣的公司的一站式供应商。2。有关这些模块的更多详细信息，请访问Silvaco TCAD产品。3。这个下面列出了用于太阳能电池技术模拟的TCAD模块的太阳能电池模拟的简要说明的TCAD模块。s-pisces是一种基于硅技术的高级2D设备模拟器，既结合了漂移扩散和能量平衡传输方程。大量物理模型可用于太阳能电池模拟，包括表面/散装迁移率，重组，冲击电离和隧道模型。Blaze模拟了使用高级材料制造的2D太阳能电池设备。它包括二元，三元和第四纪半导体的库。Blaze具有模拟最先进的多开关太阳能电池设备的内置模型。Device3D是用于硅和其他基于材料技术的3D设备模拟器。分析了多种硅，III-V，II-VI和IV-IV设备的DC，AC和时间域特征。发光和发光3D是高级2D和3D模拟器，专门设计用于模拟非平面太阳能电池设备中的光吸收和照相。使用几何射线跟踪获得一般光源的精确溶液。此功能使发光和发光3D可以考虑任意拓扑，内部和外部反射和折射，极化依赖关系和分散。发光和发光3D还允许光传递矩阵方法分析分层设备的相干效应。梁传播方法可用于模拟连贯作用和衍射。无定形或多晶设备，包括薄膜晶体管。TFT和TFT3D是高级2D和3D设备技术模拟器，配备了模拟太阳能电池的光谱响应所需的物理模型和专门的数值技术。TFT和TFT3D可以与发光和发光3D一起使用，以模拟由无定形硅制成的薄膜太阳能电池。光谱，直流和瞬态响应可以提取。在这里模拟太阳能电池特征，我们将讨论可以通过Silvaco tcadtools模拟太阳能电池特征的各个方面。典型的特征包括收集效率，光谱响应，开路电压，VOC和短路电流ISC。使用发光模块的太阳能电池的模拟光谱响应。
爆炸结晶和声子传输校正
摘要 — 当前的半导体器件制造通常需要集成热预算较低的退火工艺步骤；其中，脉冲激光退火 (LA) 是一种可靠的选择。因此，使用 LA 专用技术计算机辅助设计 (TCAD) 模型正在成为开发这种特殊加热方法的支持。无论如何，已经在学术或商业软件包中实现的模型通常会考虑一些近似值，如果将它们应用于相当常见的纳米器件配置，可能会导致不准确的预测：即具有纳米宽元素的结构，其中也存在非晶态口袋。特别是，在这些情况下，可能会发生非扩散热传输和爆炸性结晶。在这里，我们介绍了 LA TCAD 模型的升级，允许模拟这些现象。我们将证明这些模型可以可靠地集成到当前的 TCAD 软件包中，并讨论某些特定情况下数值解特征的主要特征。
IEEE 电子设备学报特别版“...
技术计算机辅助设计用于模拟半导体工艺和器件，这个领域已变得日益复杂和异构。如今，集成电路的加工需要超过 400 个工艺步骤，而最终的器件往往具有复杂的 3D 结构并包含各种材料。只有考虑从原子（界面、缺陷等）到纳米（量子限制、非体积特性等）到完整芯片尺寸（应变、热传输等）的所有长度尺度，以及从飞秒到秒的时间尺度的影响，才能理解完整的器件行为。电压、电流和电荷已缩放到如此低的水平，以至于电子噪声、统计效应和工艺变化都有很大的影响。基于新材料（例如 2D 晶体）和物理原理（铁电体、磁性材料、量子比特等）的器件对标准 TCAD 方法提出了挑战。虽然物理学界开发的模拟方法可以描述基本的器件行为，但它们通常缺乏重要的模拟功能，例如瞬态模拟或与其他 TCAD 工具的集成，并且对于日常使用来说速度太慢。由于半导体技术的复杂性，通过在理想条件下观察孤立器件的单个方面来评估工艺或器件结构变化对电路性能的影响变得越来越困难。相反，需要一个能够处理嵌入在芯片环境中的实际器件结构的 TCAD 工具链。TCAD 的所有方面都需要新的方法，以确保基于灵活的模拟模型的高效工具链，从原子效应到电路行为，这些模型可以处理新材料、器件原理和随之而来的大规模模拟。IEEE 电子设备学报的这期特刊将介绍 TCAD 在工艺和器件行为领域的最新发展和最新技术，重点介绍改进工具链的新方法。论文必须是新的、原创的材料，且未受版权保护、未在任何其他档案出版物中出版或接受出版，目前尚未考虑在其他地方出版，并且在《电子设备交易》审议期间不会提交到其他地方。感兴趣的主题包括但不限于：
工业实施的模拟流程——...
在本文中，我们介绍了用于实现 FD-SOI 量子点器件的模拟流程。所提出的流程由一系列模拟组成，从结构的光学光刻制造开始，然后是几何表示和电气行为，最后是量子力学特征。对于我们器件的建模，我们分别使用了 STMicroelectronics 的内部软件 Optical Friendly DEdesign Check (OFDEC)、3D TCAD Sentaurus Process [8] 和 3D Quantum TCAD [9, 10] 模拟工具。本文给出的数值结果表明，我们上一代纳米结构 [11] 中出现的不必要的角落量子点和屏障控制问题现在已经消失。此外，我们的模拟表明，可以通过背栅偏置来控制波函数位置，这预示着 FD-SOI 技术在量子计算应用方面优于其他竞争技术 [12]。
耐久性下降后的 1T-NOR 闪存
a 意法半导体，法国鲁塞 b 艾克斯-马赛大学，CNRS，IM2NP，13451 马赛，法国 摘要 在本文中，我们对 100 万次编程/擦除 (P/E) 操作后的 1T-NOR 闪存电气特性进行了 TCAD 模拟。由于 TCAD 模拟，提出了空间缺陷分布来解释耐久性下降的原因。工艺模拟基于意法半导体生产的 90 nm 节点嵌入式非易失性存储器技术 (eNVM)。编程和擦除期间使用热载流子注入 (HCI) 和高级隧道模型，而闪存性能下降则通过位于 Si/SiO 2 界面和 SiO 2 内部的缺陷来考虑。获得的循环前后编程窗口以及消耗电流的结果与实验结果高度一致。此外，在此框架内，可以正确重现 100 万次循环后无应力闪存侧的 IV 特性，如文献中先前报道的那样。 1. 引言电荷存储浮栅存储器Flash-EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）或简称Flash，可以说是迄今为止市场上最成功的非易失性存储器之一，每年仍有数十亿个单元被处理，预计到2028年，复合年增长率（CGAR）将达到14.4% [1]。它的可靠性（主要包括耐用性和数据保留率）在过去几十年中得到了广泛的研究[2-4]。在本文中，我们使用技术计算机辅助设计（TCAD）来模拟100万次循环后的1T-NOR闪存编程窗口关闭。TCAD是一种基于物理的数值建模方法，用于精确模拟微电子器件的制造工艺和电气特性，该工具已成功用于器件性能优化和可靠性提高[5,6,7]。与[8]类似，Flash耐用性是通过缺陷建模的；然而，在本文中，我们采用了 Si/SiO 2 界面和 SiO 2 体氧化物中的非均匀缺陷分布以及不同类型的缺陷。这种方法与 [4] 中报道的实验结果一致。
Lado Filipovic 教授
Lado Filipovic 教授 奥地利维也纳科技大学 维也纳技术大学微电子研究所多尺度工艺 TCAD 近年来，微电子行业经历了重大创新。涉及平面晶体管缩放的数十年技术路线图已演变为对硅以外最佳几何形状和材料的搜索。电路设计师和制造工程师不能再享受数十年单纯针对硅的实验数据带来的好处。技术计算机辅助设计 (TCAD) 和设计技术共同优化 (DTCO) 策略需要进行调整，以通过多尺度建模方法寻找新材料，其中材料的原子行为可为设计决策提供信息。随着设计裕度的持续减少，工艺变异性正成为一个重要问题。了解设备级和晶圆间变异至关重要。然而，当前的物理沉积和蚀刻模型并不能直接链接到设备输入。本次演讲将讨论过程模拟和仿真的现状，以及我们为协助微电子行业（包括半导体制造商和电子设计自动化 (EDA) 供应商）而开发的成果。在设计过程中加入 TCAD 和 DTCO 已经变得非常有价值。我将讨论机器学习如何帮助将特征尺度建模与反应堆级输入和设备可变性相结合。最终，我们旨在实现一种数字化 DTCO 策略来进行设计发现，同时通过减少对实验过程开发的依赖来降低设计周期的成本、时间和环境影响。关于演讲者：Lado Filipovic 是维也纳技术大学微电子学和纳米电子学副教授，也是 Christian Doppler 半导体器件和传感器多尺度过程建模实验室主任。他于 2020 年和 2012 年在维也纳技术大学获得了半导体集成传感器方面的博士学位 (venia docendi) 和微电子学博士学位 (Dr.techn.)。他是基础科学和工业相关研究项目的首席研究员。他的主要研究兴趣是使用先进的工艺和设备建模来制造、操作、稳定性和可靠性新型半导体器件和传感器；以及涉及半导体器件和传感器制造过程的多尺度建模。这涉及将原子建模与蒙特卡罗和连续方法相结合，以及将物理模型与经验几何描述符合并在一个框架中，特别是用于过程 TCAD。他的团队已经发布了几种开源软件工具来模拟半导体器件制造（ViennaPS - https://github.com/ViennaTools/ViennaPS ）和操作（Vien- naEMC - https://github.com/ViennaTools/ViennaEMC ）。他目前还在研究机器学习与过程 TCAD 的有效集成，以将从头计算与分子动力学相结合，辅助材料和设计发现，并结合特征规模和反应堆规模模型。
组合逻辑上的单粒子瞬变
辐射引起的效应对现代 CMOS 技术的可靠性构成威胁。晶体管尺寸的缩小、电源电压的降低和工作频率的提高，已导致单粒子瞬变 (SET) 成为纳米 CMOS 晶体管的主要可靠性问题 [1–3]。质子、中子或重离子等高能粒子可以撞击芯片并产生电流放电。在组合逻辑中观察到的这种电流脉冲称为 SET。当此脉冲到达存储元件并改变其值时，会导致称为单粒子翻转 (SEU) 的错误。瞬变和存储翻转这两种效应在文献中被称为软错误 (SE)，因为它们不是破坏性效应。文献中介绍了几种用于评估数字电路对 SET 和 SEU 的鲁棒性的技术。基于模拟的方法允许在复杂电路的设计流程中进行早期评估，并采用缓解策略来实现应用约束。例如，可以进行 TCAD（技术计算机辅助设计）模拟，以模拟粒子与组成电子设备的材料之间的相互作用。尽管这种方法可以达到最高的精度，但它不是一种可扩展的方法，通常用于研究基本结构（如 pn 结或单个晶体管）中的基本机制。另一种计算成本较低的方法是 TCAD 混合模式方法，其中仅将打击晶体管建模为 TCAD 设备，而其余设备则使用 SPICE 建模进行模拟。在这种情况下，可以研究多个晶体管，从而模拟逻辑门和小电路块。为了提高可扩展性，SPICE 中基于电流的模型可以模拟