9silvaco tcad器件仿真模块及流程

1、主要内容第一部分器件仿真模块第二部分器件仿真流程第三部分总结Page21 器件仿真模块第一部分器件仿真模块第二部分器件仿真流程第三部分总结Page31.1.1 器件仿真特性仿真半导体器件的电学、光学和热学行为分析二维或三维器件的DC、AC和时域响应，光电、电光转换等特性接口丰富：ATHENA、SSUPREM3工艺仿真器输入DevEdit器件编辑器输入UTMOST III接口可以对器件参数进行提取和对器件建模丰富的仿真模块（）Page41.1.2 全面的物理模型DC, AC small-signal, and full time-dependencyDrift-diffusion transpo

2、rt modelsEnergy balance and Hydrodynamic transport modelsLattice heating and heatsinksGraded and abrupt heterojunctionsOptoelectronic interactions with general ray tracingAmorphous and polycrystalline materialsGeneral circuit environmentsStimulated emission and radiationFermi-Dirac and Boltzmann sta

3、tisticsAdvanced mobility modelsPage51.1.2全面的物理模型（续）Heavy doping effectsFull acceptor and donor trap dynamicsOhmic, Schottky, and insulating contactsSRH, radiative, Auger, and surface recombinationImpact ionization (local and non-local)Floating gatesBand-to-band and Fowler-Nordheim tunnelingHot carri

4、er injectionQuantum transport modelsThermionic emission currentsPage61.1.3 先进的数值方法准确和强大的离散化技术Gummel、Newton和Block-Newton非线性迭代策略对线性子问题的有效地求解，直接迭代强大的初步猜测技术小信号计算技术，包括所有的频率稳定和精确的时间集成Page71.2 ATLAS仿真模块S-Pisces（二维硅器件模拟器）Devices3D（三维硅器件模拟器）Blaze2D/3D（先进材料的二维/三维器件模拟器）TFT2D/3D（无定型和多晶体二维/三维模拟器）VCSELS（垂直腔表面发射器件

5、）Laser（半导体激光/二极管模拟器）Luminous2D/3D（光电子器件模块）Ferro（铁电体相关的介电常数模拟器）Quantum（二维三维量子限制效应模拟块）Giga2D/3D（二维/三维非等温器件模拟模块）NOISE（半导体噪声模块）C-Interpreter（C解释器模块）MixedMode（二维/三维组合器件和电路仿真模块）DevEdit2D/3D（二维/三维器件编辑器）Page81.2 ATLAS仿真模块（续）Page9显示的可用模块后1.2 ATLAS仿真模块（续）=go atlasATLASS-PISCES BLAZE GIGA LUMINOUS LEDORGANICDI

6、SPLAY ORGANICSOLAR MIXEDMODE LASERVCSELFERRO QUANTUM NOISEPage10:enabled:enabled:enabled:enabled:enabled:enabled:enabled:enabled:enabled:enabled:enabled:enabled:enabled:enabled:=1.3 器件仿真的输入和输出Page112 器件仿真流程第一部分第二部分器件仿真模块器件仿真流程第三部分总结Page122.1 器件仿真流程MESH REGION ELECTRODE DOPING MATERIALMODELSCONTACT I

7、NTERFACE1 结构描述LOGSOLVE LOAD SAVEMETHODEXTRACTTONYPLOT材料模型描述数值计算方法求解描述5 结果分析Page132.1.1 器件结构描述？怎样得到器件的结构1、工艺生成2、ATLAS描述 3、DevEdit编辑go athenaline x loc=0.0 spac=0.02 line x loc=1.0 spac=0.10line y loc=0.0 spac=0.02 line y loc=2.0 spac=0.20go atlasx.mesh loc=0.0 spac=0.5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

8、仿真上的短接和悬空）金属材料的默认特性x.mesh loc=3.0 spac=0.2 x.mesh loc=10.0 spac=0.2 #y.mesh loc=0.00 spac=0.02 y.mesh loc=5.00 spac=0.1go deveditregion reg=1 mat=siliconpoints=0,0 1,0 1,1 0,0impurity id=1 region.id=1 imp=donors x1=0 x2=0 y1=0 y2=0peak.value=1e+13Page142.1.2 材料参数描述material material=4H-SiC permitti=9

9、.66 eg300=2.99 edb=0.1 gcb=2 eab=0.2 gvb=4 nsrhn=3e17 nsrhp=3e17 taun0=5e-10 taup0=1e-10 tc.a=100Page15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例句：material material=silicon f.taup=taup.lib f.taun=taun.lib2.1.3 物理模型描述models conmob fldmob srh bgn temp=398Page16impactselb物理量是按照相应的物理模型

10、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模型类型：Mobility Models (conmob, analytic,fldmob ) Recombination Models(srh, auger, optr) Generation Models (impact)Carrier Statistics (fermi-dirac)Energy Balance例句：Lattice Heating (lat.temp)2.1.4 数值计算方法method gummel newton trap maxtrap=10Page17method carriers=1 elecm

11、ethod block newton在求解方程时所用的计算方法参数包括计算步长、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晶格加热时的漂移扩散：迭代次数的设置：计算的载流子类型：2.1.5 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solve initsolve vdrain=0.1log outfile=Vt.logsolve vgate=0.1 vstep=0.1 vfinal=3 name=gatetonyplot Vt.log求解求解保存数据改变栅压求解显示和分析Page18生成结构2

12、.2 二极管的例子go atlasmesh space.mult=1.0 x.mesh loc=0.00 spac=0.5 x.mesh loc=10.00 spac=0.5 y.mesh loc=0.00 spac=0.1 y.mesh loc=5.00 spac=0.1定义网格Page19region num=1 siliconelectr name=anode top electr name=cathode botdoping n.type conc=5e13 uniformdopingp.type conc=1e19junc=1 rat=0.6 gausssave outf=diode

13、_0.str tonyplot diode_0.str定义区域定义电极定义掺杂2.2 二极管的例子（续）计算IV特性#model bjtsolve init物理模型method gummel newtonlog outfile=diode_IV.logsolve vanode=0.05 vstep=0.05 vfinal=1 name=anodesave outf=diode_1.str tonyplot diode_IV.log数值方法保存数据施加偏压显示IV特性Page202.3 器件仿真的资料手册X:sedatoolslibAtlas.Rdocatlas_user1.pdf器件模型参数文件X:sedatoolslibAtlas.Rcom