現(xiàn)代電子工業(yè)飛速發(fā)展，極大地改善了人們的生產(chǎn)和生活。半導(dǎo)體器件的持續(xù)改進(jìn)、完善以及不斷涌現(xiàn)的新器件促使電子工業(yè)加速發(fā)展，但激烈的競(jìng)爭(zhēng)也讓半導(dǎo)體行業(yè)倍感壓力。由于技術(shù)更新快，設(shè)備和原材料的投入相當(dāng)巨大，現(xiàn)在建立一條生產(chǎn)線動(dòng)輒要數(shù)億美元。對(duì)高技術(shù)人才的需求也是前所未有的。
　　對(duì)于半導(dǎo)體行業(yè)來說，時(shí)間是成本的一大組成，如何更早地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)，是決定生存和發(fā)展的關(guān)鍵。如何縮短開發(fā)周期，以更低成本將產(chǎn)品推向市場(chǎng)呢？人們急切需要一種快速而有效的設(shè)計(jì)工具。得益于固體物理和半導(dǎo)體物理這些基礎(chǔ)理論的成熟、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累以及優(yōu)化算法的發(fā)展，在半導(dǎo)體領(lǐng)域逐步開發(fā)出計(jì)算機(jī)仿真的方法，基于TCAD軟件的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)進(jìn)入了人們的視野，且由于計(jì)算機(jī)功能的增強(qiáng)，建立工作站的成本持續(xù)降低，使得TCAD軟件得以快速發(fā)展。
　　經(jīng)過二十多年的發(fā)展，來自硅谷的Silvaco公司的產(chǎn)品在TCAD、參數(shù)提取、互連建模、模擬、數(shù)字和射頻電路設(shè)計(jì)等半導(dǎo)體仿真設(shè)計(jì)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。其中TCAD可以仿真半導(dǎo)體器件的電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)行為，分析二維或三維器件的直流、交流和時(shí)域響應(yīng)以及光電、電光轉(zhuǎn)換等特性，研究器件在電路中的行為，分析離子注入、擴(kuò)散、氧化、刻蝕、淀積、光刻、外延、拋光和硅化物等工藝和工藝變動(dòng)對(duì)器件特性的影響。Silvaco TCAD功能非常全、易學(xué)易用，運(yùn)算速度快，具有豐富的擴(kuò)展功能，可有效應(yīng)用于半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，并已成為半導(dǎo)體工藝和器件仿真領(lǐng)域的主要產(chǎn)品。
　　本書共5章。第1章主要介紹TCAD的基本概念、Silvaco TCAD的特點(diǎn)、語法格式和集成環(huán)境Deckbuild的命令，為Silvaco TCAD學(xué)習(xí)和使用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。第2章主要介紹二維工藝仿真器ATHENA的使用，對(duì)各個(gè)單項(xiàng)工藝的仿真有詳細(xì)的說明，最后介紹了優(yōu)化工具的使用。第3章主要介紹二維器件仿真器ATLAS的使用，從器件結(jié)構(gòu)生成、材料參數(shù)定義、物理模型定義、計(jì)算方法、特性獲取到結(jié)果分析的仿真流程及常見的器件功能仿真都有詳細(xì)講解。第4章主要介紹器件電路混合仿真的使用，以電路瞬態(tài)響應(yīng)的仿真為重點(diǎn)，展開電路網(wǎng)表的描述、控制和電路分析狀態(tài)、器件狀態(tài)的詳細(xì)講解。第5章主要是一些高級(jí)功能的介紹，它們是用C注釋器編輯的函數(shù)文件來描述材料參數(shù)、自定義材料、工藝校準(zhǔn)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化功能。書中每個(gè)章節(jié)都提供了大量的示例來加強(qiáng)對(duì)仿真的理解和學(xué)習(xí)，全書示例總數(shù)超過290個(gè)。為了便于讀者更直觀地理解和掌握仿真技能，作者精心為本書配備了光盤，其中包括書中能實(shí)現(xiàn)完整仿真功能的示例、各章節(jié)的主要彩圖、仿真軟件的介紹材料和用戶手冊(cè)、作者授課時(shí)制作的PPT等資料。
在2009年本書還只是在校學(xué)習(xí)交流的小冊(cè)子，畢業(yè)后作者加入半導(dǎo)體器件研發(fā)企業(yè)，因此更能兼顧不同讀者群的需求，也以此目的完善書中的內(nèi)容和材料。幾年來在老師、同學(xué)、領(lǐng)導(dǎo)和同事那里獲得了非常多的幫助和啟發(fā)，特別是株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司和電力電子器件湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)和同事的支持和鼓勵(lì)，使作者的認(rèn)識(shí)水平不斷加深，也促使書稿內(nèi)容不斷豐富和完善，作者非常感激他們，同時(shí)也真切地希望將所積累的經(jīng)驗(yàn)和各位讀者一起分享�；�于此，本書的特點(diǎn)是由淺入深，循序漸進(jìn)，關(guān)注語法的學(xué)習(xí)，注重引導(dǎo)和啟發(fā)，講解既包括整體方案和流程控制，又能深入到每一步細(xì)節(jié)。希望本書能帶領(lǐng)各位讀者進(jìn)入TCAD仿真的殿堂，體驗(yàn)到半導(dǎo)體工藝和器件仿真的樂趣。
　　本書可以作為本科高年級(jí)和研究生的教材�？蒲泄ぷ髡咭部梢源藶閰⒖脊ぞ�，在器件和工藝的設(shè)計(jì)及驗(yàn)證上獲得些許幫助。
　　感謝四川大學(xué)石瑞英教授和龔敏教授對(duì)作者的悉心教導(dǎo)，指引作者進(jìn)入半導(dǎo)體工藝和器件仿真領(lǐng)域； 感謝楊治美老師對(duì)全書做了認(rèn)真仔細(xì)的校對(duì)以及提供部分習(xí)題； 感謝株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司張明專家對(duì)書中內(nèi)容編排和素材選取方面的指導(dǎo)。
　　謹(jǐn)以此書獻(xiàn)給我辛勤勞作的父母，正是他們不言的教誨，使我一步步成長(zhǎng)到今天。祝他們永遠(yuǎn)健康！快樂！幸福！
　　限于作者的水平，不足之處在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者和用戶批評(píng)指正。


　　編者2014年1月