Silvaco TCAD 器件仿真2.

1、Tang shaohua, SCU *1Silvaco學(xué)習(xí) E-Mail: 上一講知識(shí)回顧和本講內(nèi)容 上一講內(nèi)容： 器件仿真的整體思路 器件結(jié)構(gòu)，材料特性，物理模型，計(jì)算方法，特 性獲取和分析 這一講安排 器件結(jié)構(gòu)生成（2D/3D） ATLAS語(yǔ)法描述結(jié)構(gòu) DevEdit編輯結(jié)構(gòu) *2Silvaco學(xué)習(xí) 器件仿真流程 *Silvaco學(xué)習(xí)3 ATLAS描述器件結(jié)構(gòu) ATLAS描述器件結(jié)構(gòu)的步驟 *Silvaco學(xué)習(xí)4 mesh region electrode doping mesh 網(wǎng)格定義，狀態(tài)有mesh,x.mesh,y.mesh,eliminate等 Mesh對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行控制 x.mes

2、h和y.mesh定義網(wǎng)格位置及其間隔(line) *Silvaco學(xué)習(xí)5 mesh space.mult=1.5 mesh infile=nmos.str x.mesh loc=0.1 spac=0.05 mesh Eliminate可以在ATLAS生成的mesh基礎(chǔ)上消除 掉一些網(wǎng)格線，消除方式為隔一條刪一條 參數(shù)columns,rows, ix.low,ix.high,iy.low.ly.high, x.min,x.max,y.min,y.max *Silvaco學(xué)習(xí)6 Eliminate columns x.min=0.2 x.max=1.4 y.min=0.2 y.max=0.7 El

3、iminate 前Eliminate 后 region Region將mesh中不同位置以區(qū)域組織起來(lái) 語(yǔ)法：Region number= *Silvaco學(xué)習(xí)7 region num=1 y.max=0.5 silicon region num=2 y.min=0.5 y.max=1.0 x.min=0 x.max=1.0 oxide region num=3 y.min=1.0 y.max=2.0 x.min=0 x.max=1.0 GaAs 例句： electrode Electrode定義電極 語(yǔ)法： electrode name= num= substrate *Silvaco學(xué)習(xí)8

4、 elec name=emitter x.min=1.75 x.max=2.0 y.min=-0.05 y.max=0.05 elec name=gate x.min=0.25 lenght=0.5 elec num=1 name=source y.min=0 left length=0.25 elec num=2 name=drain y.min=0 right length=0.25 elec name=anode top elec name=cathode bottom 例句 doping Doping定義摻雜分布 *Silvaco學(xué)習(xí)9 doping 分布：uniform,gaussi

5、an,erfc，具體設(shè)置還可分為三組 1，Concentration and junction 2，Dose and characteristic 3，Concentration and characteristic 雜質(zhì)類型：n.type,p.type 位置： region,x.min,x.max,y.min,y.max,peak,junction Doping例句 *Silvaco學(xué)習(xí)10 doping uniform conc=1e16 n.type region=1 doping region=1 gaussian conc=1e18 peak=0.1 characteristic=0

6、.05 p.type x.left=0.0 x.right=1.0 doping region=1 gauss conc=1e18 peak=0.2 junct=0.15 doping x.min=0.0 x.max=1.0 y.min=0.0 y.max=1.0 n.type ascii infile=concdata 均勻摻雜 高斯分布 從文件導(dǎo)入雜質(zhì)分布 ATLAS描述的二極管結(jié)構(gòu) *Silvaco學(xué)習(xí)11 go atlas mesh x.mesh loc=0.00 spac=0.05 x.mesh loc=0.10 spac=0.05 y.mesh loc=0.00 spac=0.20

7、 y.mesh loc=1.00 spac=0.01 y.mesh loc=2.00 spac=0.20 region number=1 x.min=0.0 x.max=0.1 y.min=0.0 y.max=1.0 material=silicon region number=2 x.min=0.0 x.max=0.1 y.min=1.0 y.max=2.0 material=silicon electrode name=anode top electrode name=cathode bottom doping uniform conc=1e18 n.type region=1 dopin

8、g uniform conc=1e18 p.type region=2 save outfile=diode_0.str tonyplot diode_0.str DevEdit編輯器件結(jié)構(gòu) *Silvaco學(xué)習(xí)12 Work area Defining region Mesh creation Save the file Defining region 添加、替換或刪除區(qū)域 主要參數(shù)： 區(qū)域ID(region=)、材料(material=)、區(qū) 域坐標(biāo)(points=“0,0 0,1 ”) *Silvaco學(xué)習(xí)13 Region reg=1 mat=silicon color=0 xffb2

9、 pattern=0 x9 points=“0,0 0.1,0 0.1,1 0,1 0,0” Region reg=3 name=anode material=contact elec.id=1 work.func=0 points=“0,0 0.1,0 0.1,1 0,1 0,0” 例句 Defining impurity 定義某區(qū)域的摻雜 主要參數(shù) 序號(hào)：Id, region.id 摻雜：impurity, resistivity, 雜質(zhì)分布： peak.value, reference.value, combination.function, concentration.function

10、.y|x|z, x1, x2, y1, y2, rolloff.y, coc.func.y *Silvaco學(xué)習(xí)14 impurity *Silvaco學(xué)習(xí)15 Peak.value為雜質(zhì)濃度 reference.value為一定距離后的雜質(zhì)濃度 “Gaussian”, “Gaussian (Dist)” , “Error Function”,“Error Function (Dist)” , “Linear (Dist)” , “Logarithmic” log ,“Logarithmic (Dist)” , “Exponential, “Exponential (Dist)” , “Ste

11、p Function” 分布類型有： Rolloff.y|x|z為濃度變化的方向 Impurity例子 *Silvaco學(xué)習(xí)16 impurity id=1 region.id=1 imp=Donors x1=0 x2=0.1 y1=0 y2=1 peak.value=1e+18 ref.value=1000000000000 comb.func=Multiply rolloff.y=both conc.func.y=Constant rolloff.x=both conc.func.x=Constant impurity id=2 region.id=4 imp=Composition Fr

12、action X x1=0 x2=0 y1=0 y2=0 peak.value=0.47 comb.func=Multiply rolloff.y=both conc.func.y=Constant rolloff.x=both conc.func.x=Constant Defining mesh Base.mesh，網(wǎng)格整體控制 參數(shù)有height,width，矩形的最大高度和寬度 Bound.conditioning，減少邊界的網(wǎng)格點(diǎn) Constr.mesh，對(duì)網(wǎng)格中三角形做限制 主要參數(shù)：X1, x2, y1, y2, max|min.height|ratio|width *Silvac

13、o學(xué)習(xí)17 Mesh例句 *Silvaco學(xué)習(xí)18 base.mesh height=0.1 width=0.125 # bound.cond max.slope=28 max.ratio=300 rnd.unit=0.001 line.straightening=1 align.points when=automatic # constr.mesh mat.type=semiconductor max.angle=180 max.ratio=200 max.height=1 max.width=1 min.height=0.001 min.width=0.001 # constr.mesh

14、x1=0 x2=0.1 y1=0.0 y2=1 max.height=0.08 min.width=0.01 constr.mesh x1= 0.01 x2=0.11 y1=1 y2=2 max.height=0.1 min.width=0.01 mesh Devedit編輯二極管結(jié)構(gòu)的例子 *Silvaco學(xué)習(xí)19 go devedit # region reg=1 mat=silicon color=0 xffb2 pattern=0 x9 points=“0,0 0.1,0 0.1,1 0,1 0,0” impurity id=1 region.id=1 imp=Donors x1=0

15、x2=0.1 y1=0 y2=1 peak.value=1e+18 ref.value=1000000000000 comb.func=Multiply rolloff.y=both conc.func.y=Constant rolloff.x=both conc.func.x=Constant region reg=2 mat=silicon color=0 xffb2 pattern=0 x9 points=“ 0.01,1 0.11,1 0.11,2 0.01,2 0.01,1” impurity id=1 region.id=2 imp=acceptors x1= 0.01 x2=0.

16、11 y1=1 y2=2 peak.value=1e+18 ref.value=1000000000000 comb.func=Multiply rolloff.y=both conc.func.y=Constant rolloff.x=both conc.func.x=Constant Devedit編輯二極管結(jié)構(gòu)的例子 *Silvaco學(xué)習(xí)20 #electrode region reg=3 name=anode mat=contact elec.id=1 work.func=0 points=“0,0 0.1,0 0.1, 0.01 0, 0.01 0,0” region reg=4 n

17、ame=cathode mat=contact elec.id=2 work.func=0 points=“ 0.01,2 0.11,2 0.11,2.01 0.01,2.01 0.01,2” # Set Meshing Parameters base.mesh height=0.1 width=0.125 # bound.cond max.slope=28 max.ratio=300 rnd.unit=0.001 line.straightening=1 align.points when=automatic # constr.mesh mat.type=semiconductor max.

18、angle=180 max.ratio=200 max.height=1 max.width=1 min.height=0.001 min.width=0.001 # constr.mesh x1=0 x2=0.1 y1=0.0 y2=1 max.height=0.08 min.width=0.01 constr.mesh x1= 0.01 x2=0.11 y1=1 y2=2 max.height=0.1 min.width=0.01 mesh structure outf=diode_1.str tonyplot diode_1.str 兩種結(jié)構(gòu)生成的方式的對(duì)比 ATLAS描述的語(yǔ)法較簡(jiǎn)單，

19、結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單 DevEdit的靈活性要強(qiáng)，相對(duì)復(fù)雜，可對(duì)已 有的結(jié)構(gòu)在重新定義網(wǎng)格或是擴(kuò)展成三維 結(jié)構(gòu) *Silvaco學(xué)習(xí)21Atlas描述的結(jié)構(gòu) Devedit編輯的結(jié)構(gòu) 三維結(jié)構(gòu)生成 得到三維結(jié)構(gòu)只需在二維結(jié)構(gòu)生成的語(yǔ)法 基礎(chǔ)上添加Z軸的坐標(biāo) 如z.mesh=., z.min= ,z.max= *Silvaco學(xué)習(xí)22 ATLAS描述三維二極管結(jié)構(gòu) *Silvaco學(xué)習(xí)23 go atlas mesh three.d x.mesh loc=0.00 spac=0.05 x.mesh loc=0.1 spac=0.05 y.mesh loc=0.00 spac=0.20 y.mesh loc=1.00 spac=0.01 y.mes