SProcess Ch7：Advanced Calibration

> 来源：sprocess_ug.pdf（W-2024.09），Chapter 7，PDF p.722-724。
> 适用对象：Si、SiGe、Ge、4H-SiC / SiC 工艺流程仿真。

7.1 概述

本章说明如何在 Sentaurus Process 中使用 Advanced Calibration。
Synopsys Engineering & Consulting 持续改进仿真模型，并针对最新工艺优化模型参数。
这项工作基于长期的客户模型标定经验，以及不断扩展的、面向先进工艺的二次离子质谱（SIMS）剖面数据库。
在 Sentaurus Process 中启用 Advanced Calibration 后，你可以获得一套已完成标定的模型和参数，覆盖从功率器件到先进 CMOS 的广泛技术范围。
借助这套参数，你可以在离子注入、掺杂扩散与激活、超浅结形成、表面剂量损失等器件制造流程中得到较高精度结果。
当前版本的 Sentaurus Process 为连续介质仿真提供了两套不同的 Advanced Calibration 参数文件。
默认的 Advanced Calibration 模型与参数集面向硅、SiGe 和锗衬底仿真。
在当前版本中，该参数文件名为 AdvCal_2024.09.fps。
另一个参数文件 AdvCal_SiC_2024.09.fps 面向基于 4H-SiC 的半导体器件工艺仿真。
这两个文件都位于目录 $STROOT/tcad/$STRELEASE/lib/sprocess/TclLib/AdvCal。
AdvCal_2024.09.fps 的模型和参数推荐用于所有基于硅、SiGe 和锗衬底的技术。
这些模型已经在 1D 和 2D 仿真中经过了大量测试，并验证了精度与稳健性。
Sentaurus Process Kinetic Monte Carlo 也提供了 Advanced Calibration（参见第 629 页“Advanced Calibration for Sentaurus Process KMC”）。

7.2 使用 Advanced Calibration

Advanced Calibration 是所有基于硅、基于锗以及基于 4H-SiC 器件工艺仿真的推荐起点。
要在 Sentaurus Process 中使用 Advanced Calibration，请在命令文件开头加入：

AdvancedCalibration

或者：

AdvancedCalibration 2024.09

该命令会加载文件： $STROOT/tcad/$STRELEASE/lib/sprocess/TclLib/AdvCal/AdvCal_2024.09.fps。
AdvancedCalibration 过程有两个可选参数 <version> 和 <material>，参数顺序不重要。
<material> 允许的取值为 "Si"、"SiGe"、"Ge"、"4H-SiC"、"SiC"。
传入 "Si"、"SiGe"、"Ge" 或不传材料参数时，会调用面向 Si/SiGe/Ge 的默认 Advanced Calibration 参数文件。
传入 "4H-SiC" 或 "SiC" 时，会调用面向 4H-SiC 的 Advanced Calibration 文件。
例如，下面命令会调用 4H-SiC 的标定文件（AdvCal_SiC_2024.09.fps）：

AdvancedCalibration 2024.09 4H-SiC

对于 SiC，还提供了一个额外文件（加密）用于更完整的氧化速率标定。
该模块需要许可证。
要加载 SiC 氧化速率标定，请使用：

AdvancedCalibration PowerSiC 2024.09

你也可以使用旧版本发布中的 Advanced Calibration 参数和模型。
例如：

AdvancedCalibration 2022.12

该命令会加载： $STROOT/tcad/$STRELEASE/lib/sprocess/TclLib/AdvCal/AdvCal_2022.12.fps。

7.3 用户附加标定

Advanced Calibration 的前提是：参数文件中未改动的参数都采用 Sentaurus Process 默认参数。
要使用 AdvCal_2024.09.fps，必须在真实工艺流程描述之前先加载该文件。
你可以通过进一步微调物理参数来提高特定技术的精度。
这项工作应由熟悉 Sentaurus Process 扩散模型和回调过程的有经验用户完成。
最佳实践是将附加标定统一放入用户标定文件，例如 user_calibration.fps。
这个文件包含相对于 Advanced Calibration 的所有项目级物理参数或回调过程修改。
在工艺仿真文件中，请在仿真开始处加入：

AdvancedCalibration 2024.09
source ./user_calibration.fps

这种方法的优势如下：

• 工艺流程（位于 Sentaurus Process 命令文件）与物理模型/参数选择实现清晰分离。在某一特定技术的标定过程中，你可以先在命令文件里建立工艺流程，再仅通过参数文件修改提升仿真精度。反过来，如果要把同一套模型和参数应用到另一条工艺，只需替换工艺流程文件。
• Advanced Calibration 文件作为起点，用户标定文件通常更短、更清晰，能够快速查看相对原始 Advanced Calibration 的所有参数改动。

> Note
> 关于 Advanced Calibration 所含内容与物理模型的详细文档，以及其精度与局限性的讨论，请参考 Advanced Calibration for Process Simulation User Guide 对应章节。
> 为加速功率技术工艺仿真，可使用 AdvancedPowerDeviceMode 与 AdvancedPowerDeviceModeReset 过程。

最小可执行示例

下面示例用于验证 Advanced Calibration 是否正确加载，并演示“默认标定 + 用户附加标定”模式。

# sprocess_ch7_min.cmd
AdvancedCalibration 2024.09
source ./user_calibration.fps

line x location=0.0 spacing=0.02<um>
line x location=1.0 spacing=0.02<um>

region Silicon xlo=0.0 xhi=1.0
init concentration=1e15<cm^-3> field=Phosphorus

diffuse temperature=1000<C> time=10<s>

user_calibration.fps（最小示例）：

# 仅演示“把项目特定参数集中放在独立文件”
# 实际参数请基于实测数据和工艺窗口标定
pdbSet Silicon Boron DiffModel ChargedPair

关键参数速查表

项	说明	典型取值/示例	备注
AdvancedCalibration	加载 Advanced Calibration 入口过程	AdvancedCalibration 2024.09	建议放在命令文件最开头
<version>	标定版本	2024.09、2022.12	可回退到历史版本做对比
<material>	材料选择	Si、SiGe、Ge、4H-SiC、SiC	4H-SiC/SiC 会切到 SiC 标定文件
PowerSiC 模块	SiC 氧化速率附加标定	AdvancedCalibration PowerSiC 2024.09	需额外 license
source ./user_calibration.fps	叠加项目专属标定	source ./user_calibration.fps	建议仅放“相对 AdvCal 的差异”
AdvCal 文件位置	标定文件目录	$STROOT/tcad/$STRELEASE/lib/sprocess/TclLib/AdvCal	运行环境需可访问

常见问题与诊断步骤

1. 报错找不到 AdvCal 文件

诊断步骤：

1. 检查 $STROOT 与 $STRELEASE 是否正确。
2. 检查目录 $STROOT/tcad/$STRELEASE/lib/sprocess/TclLib/AdvCal 是否存在。
3. 确认目标版本文件（如 AdvCal_2024.09.fps）确实在该目录。

2. 4H-SiC 标定未生效

诊断步骤：

1. 确认命令为 AdvancedCalibration 2024.09 4H-SiC 或 AdvancedCalibration 2024.09 SiC。
2. 检查日志中是否实际加载了 AdvCal_SiC_2024.09.fps。
3. 确认未被后续脚本覆盖关键参数。

3. PowerSiC 命令报 license 或模块不可用

诊断步骤：

1. 确认许可证包含对应模块。
2. 使用 AdvancedCalibration 2024.09 4H-SiC 先验证基础 SiC 标定链路。
3. 再启用 AdvancedCalibration PowerSiC 2024.09 做增量验证。

4. 用户标定文件导致结果异常漂移

诊断步骤：

1. 保证顺序为先 AdvancedCalibration 再 source ./user_calibration.fps。
2. 在 user_calibration.fps 中逐项注释回退，定位引入偏差的参数。
3. 对比基线（仅 AdvCal）与修改后结果，按单变量方式重新标定。

图片与资源

本章原文无独立插图。
若后续补图，请放置到：docs/public/images/sprocess/ch7/，并使用命名规则：figure-{n}-{short-topic}.png。

相关链接

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