silvaco讲解

Silvaco-TCADSilvaco=Silicon+Valley+Corporation（TechnologyComputerAidedDesign）工具的公司有：Silivaco和Synopsys两家（而ISE已被Synopsys收购），而只有Silvaco是现今市场上唯一能够给代工提供最完整的解决方案和给IC设计公司IC软件的厂商。Silivaco-TCAD的仿真思路和模型是基于成熟的成果，通常是IEEE上发表的。VWF交互工具VWF自动工具VWF核心工具VWFDeckBuildManagerTonyplotMaskViewsOptimizerDevEditSPDBSSUPREM3ATLASATHENAVWF的软件体系工艺数据库参数自优化器件编辑器IC版图编辑器文件软件管理可视工具实际上它不是交互工具，但是它可与Deckbuild作为一个整体一起使用工艺仿真器件仿真工艺仿真文件类型：Filename.in(DeckBuild界面仿真输入文件)Filename.str(器件结构文件)Filename.log(仿真结果文件或日志文件)Filename.set(Tonyplot设置文件)Filename.lay(掩膜结构信息文件)Filename.dat(结果抽取文件)其它文件类型：Filename.sepc,Filename.opt,Filename.lib…这些文件全是用C注释器编写的。各模块之间的关系查看Silivaco-TCAD简介DecBuildGo…quit——启用…关闭仿真器syntax：gosimulator/simflagseg：goatlas，goatlassimflags=“-V5.0.8R”，godevedit“-3d”Tonyplot——可将仿真时生成的临时结构文件、工艺仿真中保存的结构文件、器件编辑器生成的结构文件、器件仿真保存的filename.log文件和提取得到的filename.dat文件显示出来。通过其内嵌计算器可获得很多信息。syntax：tonyplotfileeg：tonyplotfilename.str/file.log/…Set——设置全局变量或者设置Tonyplot的显示方式syntax：setvariable=value（value可以是数值，也可以是表达式）eg1：settemp=1000\设置温度宏变量temp的值为1000setgaspress=1\设置气压宏变量gaspress的值为1diffusetime=30temp=$temppress=$gaspress\在扩散工艺中调用宏变量\temp和gaspresseg2：extractname=“oxidethickness”thicknessoxide\提取氧化层厚度，并将其\命名为oxidethicknesssetetch_thickness=(“oxidethickness”10000)+0.05\以氧化层厚度为变\量，来计算刻蚀深度etchoxidedrythickness=$etchthickness\干法刻蚀氧化层，刻蚀厚度为\表达式计算所得eg3：tonyplotstructure.str-setshow.set\-set表示tonyplot将使用set设置，\show.set表示设置后的结构文件Extract——提取仿真中得到的信息syntax：extractextract-parameters\提取用户想提取的参数Extract-parameters包括：工艺的单一值（netdoping、c.boron…）、器件的电参数（VT…）、曲线（浓度随深度的分布、栅压随漏电流的变化…）器件仿真器ATLASgoatlasMESHREGIONELECTRODEDOPINGMATERIALMODELSCONTACTINTERFACEMETHODLOGSOLVELOADSAVEEXTRACTTONYPLOTquit结构定义材料模型定义选取数值求解方法求解结果分析结构定义网格化分：meshmeshspacemult=1.0x.meshlocation=1spacing=1x.meshlocation=10spacing=1y.meshlocation=1spacing=1y.meshlocation=10spacing=1z.meshlocation=1spacing=1z.meshlocation=10spacing=1进行二维模拟时，所有语句中z方向尺寸均默认为1m除此之外如有需要还可定义圆柱形网格网格栅除：eliminateeliminatecolumns\x.min=1x.max=4y.min=1y.max=4eliminaterows\x.min=1x.max=4y.min=1y.max=4columns=y.dirrows=x.dir网格细化：regrid掺杂细化regridlogdopingratio=6outf=grid1dopf=dopxxsmooth=4电势细化regridpotentialratio=0.2outf=grid3.strsmooth=4区域定义：regionSyntax：regionnumber=nmaterialpositionregionnumber=1material=siliconx.min=0x.max=100y.min=0y.max=10\z.min=0z.max=10n：介于1~200之间，建议按从小到大的顺序定义。material：各种材料的命名见说明书的AppendixB：“materialsystem”，所有材料被分为3种：导体、半导体和绝缘体。该参数并不是只代表材料名称，它也有其它代表意义，详情请查看说明书。position：除了例句中的定义方式还有其它方式，比如对于圆柱形网格的区域定义等。电极定义：electrodeeg：electrodename=anodetopleftlength=5electrodename=anodex.min=0x.max=5y.min=0y.max=0.1name：只有以下列出的电极名称才可用作定义电压或电流边界条件DRAINSOURCEBULKSUBSTRATEEMITTERCOLLECTORBASEANODECATHODEWELLNWELLPWELLCHANNELGROUNDNSOURCEPSOURCENDRAINPDRAINVDDVSSVEEVBBVCC以下电极除能用来定义电压电流边界条件外还可定义电荷边界条件GATEFGATECGATENGATEPGATEVGGeg：electrodenumber=ntopleftlength=5n：介于1~50之间，定义时无顺序限制。若未对电极进行编号只是定义了电极名称，那么自动默认为从小到大排列。电极定义方式很多，用户可根据需要灵活选择掺杂浓度定义dopingeg：DOPINGUNIFORMCONCENTRATION=1E16N.TYPEDOPINGGAUSSIANCONCENTRATION=1E18CHARACTERISTIC=0.05\P.TYPEX.LEFT=0X.RIGHT=1PEAK=0.1peak270第一句定义了在整个网格区域里进行了1e16浓度的重掺杂。第二句定义了高斯分布，1e18cm-3的峰值掺杂浓度在y方向0.1m处，且x方向被限制在0~1的范围内。Y方向：杂质浓度按高斯分布规律减小，标准偏差为m。当x1&x0时，掺杂浓度在横向上CHARACTERISTIC以的%即70%。该百分比可以通过参数ratio.latteral来调整205.0205.0如果在某个区域内已经定义了高斯分布及相应的杂质浓度，则用户可通过参数JUNCTION来定义结深，来代替参数CHARACTERISTIC。eg：dopingreg=2gaussconc=1.e17p.typejunc=47dopingreg=1gaussconc=1.e19n.typejunc=16x.l=0x.r=100rat=0.8材料模型定义材料定义：materialeg1：materialregion=1eg300=1.12affinity=4.05permittivity=11.9\nc300=2.8e19nv300=1.1e19edb=0.01eab=0.02\taun0=1e-7taup0=1e-8…eg2：materialmaterial=silicon…模型定义：models和impactmodels可定义除碰撞电离以外的其他所有模型，还有温度等。如常见的有：conmobfldmobbgnincompleteanalyticsrhfermidirac…为了模拟方便按器件归类还有以下综合模型：MOS,BIPOLAR,PROGRAM和ERASE，其每个综合模型均包还有一组关于迁移率、复合、载流子统计和隧道模型，但是这些不足以描述该器件中的所有物理过程，还必须与其它模型组合使用，详情可查看说明书3.6节“physicalmodels”。eg1：modelsmosprint\该句使用了：cvt,srh和fermidirac模型eg2：modelsbipprint\该句使用了：conmob,fldmob,consrh,auger和bgn模型print可以在实时输出窗口中显示材料阐述和模型等信息，以便用户核对。Impact只定义碰撞电离，如：selb，vanovers…接触特性定义contact默认情况下：金属半导体接触为欧姆接触，所以对需要欧姆接触特性的电极无需定义接触特性。只要定义了功函数则认为是肖特基接触（两者功函数相等时变成欧姆接触）eg：CONTACTNAME=gateWORKFUNCTION=4.8用户可以用材料名来代替功函数的定义（ALUMINUM,N.POLYSILICON,P.POLYSILICON,TUNGSTEN,和TU.DISILICIDE）：eg：CONTACTNAME=gateN.POLYSILICONALUMINUM和重掺Si的接触为欧姆接触，此时若定义功函数则是错误的：eg：CONTACTNAME=gateALUMINUM/*wrong*/定义肖特基接触的势垒和偶极子降低的势垒高度：eg：CONTACTNAME=anodeWORKFUNCTION=4.9BARRIERALPHA=1.0e-7势垒降低系数设为1nm设置电流边界条件contacteg：contactname=cathodecurrent\主要用在击穿特性的模拟中外部电阻，电感和电容的定义contacteg：CONTACTNAME=drainRESISTANCE=50.0\CAPACITANCE=20e-12INDUCTANCE=1e-6在漏极并联一个50Ω的电阻，20pF的电容和1H的电感注意：在二维模拟器中，由于z方向的默认值为1m，所以默认的电阻单位为Ω∙m，电容单位为F/m，电感的单位为：H∙m。eg：CONTACTNAME=sourceCON.RESISTANCE=0.01定义了电极接触的分布电阻，0.01Ω∙cm2。CON.RESISTANCE不能和RESISTANCE同时使用。浮动接触定义contact应用于两种情况：1、EEPROM和其他编程器件；2、功率器件中的浮动场板eg：CONTACTNAME=fgateFLOATING将名为fgate的电极定义为浮动电极，并且将在该电极上默认使用电荷边界条件。eg：CONTACTNAME=drainCURRENT对于直接金半接触的浮动电极，不能用参数”FLOATING“，这种情形需要将该电极定义为电流边界条件，并在之后的solve语句中将其电流设为0。eg：CONTACTNAME=drainRESIST=1e20在电极上设置一个很大的电阻，这样一来流过该电极的电流会非常小，也就相当于浮动电极