Silvaco TCAD 器件仿真1

SilvacoTCAD器件仿真（一）Tangshaohua,SCU14:251Silvaco学习E-Mail:[e-mail]@qq.com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14:252Silvaco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14:25Silvaco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14:25Silvaco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14:25Silvaco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14:25Silvaco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14:25Silvaco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14:25Silvaco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14:25Silvaco学习9器件仿真模块仿真框架及模块14:25Silvaco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，VerticalCavitySurfaceEmittingLasers(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。14:25Silvaco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TFT2D/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Luminous2D/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Giga2D/3D：二维三维非等温器件模拟模块NOISE：半导体噪声模拟模块ATLASC解释器模块MixedMode：2维/3维组合器件和电路仿真模块14:25Silvaco学习12器件仿真模块14:25Silvaco学习13之后在输出窗口会显示出可用的模块：GoATLASATLAS仿真输入和输出14:25Silvaco学习14MESH14:25Silvaco学习15生成结构生成网格得到掺杂网格对结果的影响ModelsMobilityModels(conmob,analytic,arora,ccsmob,fldmob,cvt…)RecombinationModels(srh,auger,optr,trap)GenerationModelsCarrierStatisticsEnergyBalanceLatticeHeating14:25Silvaco学习16MobilityModels14:25Silvaco学习17RecomninationModels14:25Silvaco学习18GenerationModels14:25Silvaco学习19GenerationModels(con’t)14:25Silvaco学习20CarrierStatisticsModels14:25Silvaco学习21LatticeHeatingandEnergyBalanceModels14:25Silvaco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,selb14:25Silvaco学习23器件仿真流程14:25Silvaco学习24ATLAS语法格式14:25Silvaco学习25ParameterDescriptionValueRequiredExampleCharacterAnycharacterstringYesmaterial=siliconIntegerAnywholenumberYesregion=1LogicalAtrueorfalseconditionNogaussianRealAnyrealnumberYesx.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：STATEMENTPARAMETER=VALUE肖特基二极管的例子ATLAS示例库diodeex0114:25Silvaco学习26goatlasmeshspace.mult=1.0#x.meshloc=0.00spac=0.5x.meshloc=3.00spac=0.2x.meshloc=5.00spac=0.25x.meshloc=7.00spac=0.25x.meshloc=9.00spac=0.2x.meshloc=12.00spac=0.5#y.meshloc=0.00spac=0.1y.meshloc=1.00spac=0.1y.meshloc=2.00spac=0.2y.meshloc=5.00spac=0.4启动仿真器：生成网格：肖特基二极管的例子14:25Silvaco学习27regionnum=1siliconelectrname=anodex.min=5length=2electrname=cathodebot#....N-epidopingdopingn.typeconc=5.e16uniform#....Guardringdopingdopingp.typeconc=1e19x.min=0x.max=3junc=1rat=0.6gaussdopingp.typeconc=1e19x.min=9x.max=12junc=1rat=0.6gauss#....N+dopingdopingn.typeconc=1e20x.min=0x.max=12y.top=2y.bottom=5uniformsaveoutf=diodeex01_0.strtonyplotdiodeex01_0.str-setdiodeex01_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14:25Silvaco学习28modelconmobfldmobsrhaugerbgncontactname=anodeworkf=4.97solveinitmethodnewtonlogoutfile=diodeex01.logsolvevanode=0.05vstep=0.05vfinal=1name=anodetonyplotdiodeex01.log-setdiodeex01_log.setquit使用的物理模型：定义接触特性：计算初始化：计算方法：结果存为日志文件：施加电压：显示正向IV特性：肖特基二极管的例子14:25Silvaco学习29结构正向IV特性下一讲的安排器件仿真的结构生成使用ATLAS语法生成结构DevEdit编辑得到结构14:25Silvaco学习30谢谢！14:2531Silvaco学习交流时间14:2532Silvaco学习