SilvacoTCAD器件仿真1

1、Tang shaohua, SCU7:041Silvaco学习E-Mail: 上一讲知识回顾和本讲内容上一讲内容：光刻工艺仿真，工艺集成这一讲内容：给出器件仿真的整体思路，从一个例子看器件仿真7:042Silvaco学习器件仿真需要考虑的问题器件结构材料特性物理模型计算方法特性获取和分析7:04Silvaco学习3器件结构怎样得到器件的结构？1、工艺生成2、ATLAS描述3、DevEdit编辑需要注意的情况除了精确定义尺寸外也需特别注意网格电极的定义（器件仿真上的短接和悬空）金属材料的默认特性7:04Silvaco学习4材料特性材料的参数有工艺参数和器件参数材料参数是和物理模型相关联的软件自带

2、有默认的模型和参数可通过实验或查找文献来自己定义参数7:04Silvaco学习5物理模型物理量是按照相应的物理模型方程求得的物理模型的选择要视实际情况而定所以仿真不只是纯粹数学上的计算7:04Silvaco学习6计算方法在求解方程时所用的计算方法计算方法包括计算步长、迭代方法、初始化策略、迭代次数等计算不收敛通常是网格引起的7:04Silvaco学习7特性获取和分析不同器件所关注的特性不一样，需要对相应器件有所了解不同特性的获取方式跟实际测试对照来理解从结构或数据文件看仿真结果7:04Silvaco学习8了解一下ATLASATLAS仿真框架及模块仿真输入和输出Mesh物理模型数值计算7:04S

3、ilvaco学习9器件仿真模块仿真框架及模块7:04Silvaco学习10器件仿真模块器件模拟软件ATLAS 拥有两个模拟器：用于所有硅器件模拟的S-Pisces，和用于高级材料(III-V,II-VI 和混合技术)的Blaze 器件模拟器。Silvaco 的两个工艺模拟器可分别对最新器件进行特殊性能分析，如TFT，铁电材料，边缘发散激光，Vertical Cavity Surface Emitting Lasers (VCSELS)，以及其他使用外来材料实现产品差异的光电子的应用器件。可用于两个模拟器的一整套的插换模块提供了更多详细的分析功能，包括量子效应，噪声，光刻印刷，非等温线影响，混合

4、模式仿真能力，以及一个用户模型开发的C-注释器。7:04Silvaco学习11器件模拟软件ATLAS器件仿真模块S-Pisces： 二维硅器件模拟器Device3D：三维硅器件模拟器Blaze2D/3D：高级材料的2维/3维器件模拟器TFT 2D/3D：无定型和多晶体二维/三维模拟器VCSELS：VCSELS模拟器Laser: 半导体激光/二极管模拟器Luminous 2D/3D：光电子器件模块Ferro： 铁电场相关的介电常数模拟器Quantum：二维三维量子限制效应模拟模块Giga 2D/3D：二维三维非等温器件模拟模块NOISE：半导体噪声模拟模块ATLAS C 解释器模块MixedMo

5、de：2 维/3 维组合器件和电路仿真模块7:04Silvaco学习12器件仿真模块7:04Silvaco学习13之后在输出窗口会显示出可用的模块：Go ATLASATLAS仿真输入和输出7:04Silvaco学习14MESH7:04Silvaco学习15生成结构生成网格得到掺杂网格对结果的影响ModelsMobility Models (conmob,analytic,arora,ccsmob,fldmob,cvt)Recombination Models (srh,auger,optr,trap)Generation ModelsCarrier StatisticsEnergy Balan

6、ceLattice Heating7:04Silvaco学习16Mobility Models7:04Silvaco学习17Recomnination Models7:04Silvaco学习18Generation Models7:04Silvaco学习19Generation Models (cont)7:04Silvaco学习20Carrier Statistics Models7:04Silvaco学习21Lattice Heating and Energy Balance Models7:04Silvaco学习22推荐的物理模型选择MOSFETs类型srh，cvt，bgnBJT,thy

7、ristors等器件类型Klasrh，klaaug，kla，bgn击穿仿真Impact,selb7:04Silvaco学习23器件仿真流程7:04Silvaco学习24ATLAS语法格式7:04Silvaco学习25ParameterParameterDescriptionDescriptionValue Value Required Required ExampleExampleCharacterAny character string Yesmaterial=siliconInteger Any whole number Yes region=1Logical A true or fals

8、e condition NogaussianRealAny real number Yes x.min=0.1ATLAS的语法格式：ATLAS的statement同ATHENA中的command参数类型及其要求如下： =肖特基二极管的例子ATLAS示例库diodeex017:04Silvaco学习26go atlasmesh space.mult=1.0# x.mesh loc=0.00 spac=0.5x.mesh loc=3.00 spac=0.2x.mesh loc=5.00 spac=0.25x.mesh loc=7.00 spac=0.25x.mesh loc=9.00 spac=0

9、.2x.mesh loc=12.00 spac=0.5#y.mesh loc=0.00 spac=0.1y.mesh loc=1.00 spac=0.1y.mesh loc=2.00 spac=0.2y.mesh loc=5.00 spac=0.4启动仿真器：生成网格：肖特基二极管的例子7:04Silvaco学习27region num=1 siliconelectr name=anode x.min=5 length=2electr name=cathode bot#. N-epi doping doping n.type conc=5.e16 uniform#. Guardring dop

10、ing doping p.type conc=1e19 x.min=0 x.max=3 junc=1 rat=0.6 gaussdoping p.type conc=1e19 x.min=9 x.max=12 junc=1 rat=0.6 gauss#. N+ doping doping n.type conc=1e20 x.min=0 x.max=12 y.top=2 y.bottom=5 uniformsave outf=diodeex01_0.strtonyplot diodeex01_0.str -set diodeex01_0.set定义区域：定义电极：定义掺杂：保存和显示结构：肖特基二极管的例子7:04Silvaco学习28model conmob fldmob srh auger bgn contact name=anode workf=4.97solve initmethod newtonlog outfile=diodeex01.logsolve vanode=0.05 vstep=0.05 vfinal=1 name=anodetonyplot diodeex01.log -set diodeex01_log.setquit使用的物理模