Silvaco TCAD 器件仿真2.

1、Tang shaohua, SCU *1Silvaco学习 E-Mail: 上一讲知识回顾和本讲内容 上一讲内容： 器件仿真的整体思路 器件结构，材料特性，物理模型，计算方法，特 性获取和分析 这一讲安排 器件结构生成（2D/3D） ATLAS语法描述结构 DevEdit编辑结构 *2Silvaco学习 器件仿真流程 *Silvaco学习3 ATLAS描述器件结构 ATLAS描述器件结构的步骤 *Silvaco学习4 mesh region electrode doping mesh 网格定义，状态有mesh,x.mesh,y.mesh,eliminate等 Mesh对网格进行控制 x.mes

2、h和y.mesh定义网格位置及其间隔(line) *Silvaco学习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基础上消除 掉一些网格线，消除方式为隔一条删一条 参数columns,rows, ix.low,ix.high,iy.low.ly.high, x.min,x.max,y.min,y.max *Silvaco学习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将mesh中不同位置以区域组织起来 语法：Region number= *Silvaco学习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定义电极 语法： electrode name= num= substrate *Silvaco学习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定义掺杂分布 *Silvaco学习9 doping 分布：uniform,gaussi

5、an,erfc，具体设置还可分为三组 1，Concentration and junction 2，Dose and characteristic 3，Concentration and characteristic 杂质类型：n.type,p.type 位置： region,x.min,x.max,y.min,y.max,peak,junction Doping例句 *Silvaco学习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 均匀掺杂 高斯分布 从文件导入杂质分布 ATLAS描述的二极管结构 *Silvaco学习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编辑器件结构 *Silvaco学习12 Work area Defining region Mesh creation Save the file Defining region 添加、替换或删除区域 主要参数： 区域ID(region=)、材料(material=)、区 域坐标(points=“0,0 0,1 ”) *Silvaco学习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 定义某区域的掺杂 主要参数 序号：Id, region.id 掺杂：impurity, resistivity, 杂质分布： peak.value, reference.value, combination.function, concentration.function

10、.y|x|z, x1, x2, y1, y2, rolloff.y, coc.func.y *Silvaco学习14 impurity *Silvaco学习15 Peak.value为杂质浓度 reference.value为一定距离后的杂质浓度 “Gaussian”, “Gaussian (Dist)” , “Error Function”,“Error Function (Dist)” , “Linear (Dist)” , “Logarithmic” log ,“Logarithmic (Dist)” , “Exponential, “Exponential (Dist)” , “Ste

11、p Function” 分布类型有： Rolloff.y|x|z为浓度变化的方向 Impurity例子 *Silvaco学习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，网格整体控制 参数有height,width，矩形的最大高度和宽度 Bound.conditioning，减少边界的网格点 Constr.mesh，对网格中三角形做限制 主要参数：X1, x2, y1, y2, max|min.height|ratio|width *Silvac

13、o学习17 Mesh例句 *Silvaco学习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编辑二极管结构的例子 *Silvaco学习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编辑二极管结构的例子 *Silvaco学习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 两种结构生成的方式的对比 ATLAS描述的语法较简单，

19、结构也简单 DevEdit的灵活性要强，相对复杂，可对已 有的结构在重新定义网格或是扩展成三维 结构 *Silvaco学习21Atlas描述的结构 Devedit编辑的结构 三维结构生成 得到三维结构只需在二维结构生成的语法 基础上添加Z轴的坐标 如z.mesh=., z.min= ,z.max= *Silvaco学习22 ATLAS描述三维二极管结构 *Silvaco学习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