Silvaco-TCAD-器件仿真1.ppt

1、Silvaco TCAD 器件仿真（一）,Tang shaohua, SCU,03:25,1,Silvaco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,03:25,2,Silvaco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,03:25,Silvaco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

2、认特性,03:25,Silvaco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,03:25,Silvaco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,03:25,Silvaco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,03:25,Silvaco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

3、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,03:25,Silvaco学习,8,了解一下ATLAS,ATLAS仿真框架及模块 仿真输入和输出 Mesh 物理模型 数值计算,03:25,Silvaco学习,9,器件仿真模块,仿真框架及模块,03:25,Silvaco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 Sur

4、face 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，混合模式仿真能力，以及一个用户模型开发的C-注释器。,03:25,Silvaco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

5、 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 MixedMode：2 维/3 维组合器件和电路仿真模块,03:25,Silvaco学习,12,器件仿真模块,03:25,Silvaco学习,13,之后 在输出窗口会显示出可用的模块：,Go ATLAS,ATLAS仿真输入和输出,03:25,Silvaco学习,14,MESH,03:25,Silvaco学习,15,生成结构,生成网格,得到掺杂,网格对结

6、果的影响,Models,Mobility Models (conmob,analytic,arora,ccsmob,fldmob,cvt) Recombination Models (srh,auger,optr,trap) Generation Models Carrier Statistics Energy Balance Lattice Heating,03:25,Silvaco学习,16,Mobility Models,03:25,Silvaco学习,17,Recomnination Models,03:25,Silvaco学习,18,Generation Models,03:25,S

7、ilvaco学习,19,Generation Models (cont),03:25,Silvaco学习,20,Carrier Statistics Models,03:25,Silvaco学习,21,Lattice Heating and Energy Balance Models,03:25,Silvaco学习,22,推荐的物理模型选择,MOSFETs类型 srh，cvt，bgn BJT,thyristors等器件类型 Klasrh，klaaug，kla，bgn 击穿仿真 Impact,selb,03:25,Silvaco学习,23,器件仿真流程,03:25,Silvaco学习,24,AT

8、LAS语法格式,03:25,Silvaco学习,25,ATLAS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diodeex01,03:25,Silvaco学习,26,go atlas mesh space.mult=1.0 # x.mesh loc=0.00 spac=0.5 x.mesh loc=3.00 spac=0.2 x.mesh loc=5.00 spac=0.25 x.mesh loc=7.00 spac=0.25 x.mesh loc=9.00 spac=0.2 x.mesh lo

9、c=12.00 spac=0.5 # y.mesh loc=0.00 spac=0.1 y.mesh loc=1.00 spac=0.1 y.mesh loc=2.00 spac=0.2 y.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,03:25,Silvaco学习,27,region num=1 silicon electr name=anode x.min=5 length=2 electr name=cathode bot #. N-epi doping doping n.type conc=5.e16 uniform #. Guardri

10、ng doping doping p.type conc=1e19 x.min=0 x.max=3 junc=1 rat=0.6 gauss doping 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 uniform save outf=diodeex01_0.str tonyplot 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,03:25,Silvaco学习,28,model conmob fldmob srh auger bgn contact name=anode workf=4.97 solve init method newton log outfile=diodeex01.log solve vanode=0.05 vstep=0.05 vfinal=1 name=anode tonyplot diodeex01.log -set diodeex01_log.set quit,使用的物理模型：,定义接触特性：,计算初始化：,计算方法：,结果存