MEDICI使用说明

第五章MEDICI的使用简介§5－1MEDICI的使用1登陆请使用自己的帐号登陆到10.13.72.33。进入系统后,请进入目录/export/home/avant/bin如果用户是从PC机上登录的，应确保在登录前已经运行了EXCEED（该程序可以使工作站上的图形输出在PC机上可见），在登陆后应接着运行命令（这个命令使得程序结果输出在指定的PC机上）：setenvDISPLAY本机IP：0.02运行MEDICI步骤如下：将所有的语句写在一个文本文件中，在运行命令medici后系统将提示是否输入文件名，此时可以将文件名输入。或者直接将文件名作为参数和medici命令一起运行如下：medici/export/home/avant/public/study.txt回车§5－2关于MEDICI的概述关于MEDICI语法的详细描述请参阅使用手册（Manule.pdf），在该手册中有几种不同类型结构的例子（如MOS和NPN），请结合例子来准确理解语句的用途。一．MEDICI的功能简介Medici是先驱（AVANT！）公司的一个用来进行二维器件模拟的软件，它对势能场和载流子的二维分布建模，通过解泊松方程和电子、空穴的电流连续性等方程来获取特定偏置下的电学特性。用该软件可以对双极型、MOS型等半导体器件进行模拟，这个程序通过解二极管和双极型三极管以及和双载流子有关的电流效应（诸如闩锁效应）的电流连续性方程和泊松方程来分析器件。Medici也能分析单载流子起主要作用的器件，例如：MOSFET，JFET，MESFET。另外，MEDICI还可以被用来分析器件在瞬态情况下的变化。在亚微米器件模拟中，MEDICI通过联解电子和空穴的能量平衡和其他的器件方程，可以对深亚微米的器件进行模拟。像热载流子和速度过冲等效应在MEDICI中都已经考虑了，并能够对他们的影响进行分析。二．MEDICI的一些特性网格（GRID）在MEDICI使用了非均匀的三角形网格，可以处理具有平面和非平面表面的特殊器件，并且能够根据电势或杂质分布的情况自动进行优化。电极可以被放在器件结构中的任何地方。杂质分布的读入杂质的分布可以通过MEDICI的函数从AVANT！的其他工艺建模软件如：TMASUPREM3和SUPREM4或者是包含杂质分布的文本文件中获得，也可以在文本文件中描述。物理模型为了使模拟的结果精确，下列模型都可以被考虑进来：载流子的复合，PHOTOGENERRATION，碰撞离化效应，禁带变窄效应，BAND-BANDTUNNELING，迁移率的变化，载流子寿命，载流子的Boltzman和Fermi-Dirac统计分布，部分离化效应。其他特性1．Attachlumpedresistive，capacitive，andinductiveelementstocontacts2．可以描述分布式接触电阻3．可以在模拟中描述电压和电流的边界条件4．I-V曲线自动跟踪5．为了计算和频率相关的电容，电导，admittance和s参数，可以在任何虚拟的频率下进行交流小信号分析图形的输出1．One-dimensionalplotsofterminaldata可以用来显示直流特性，例如，所加的电压，接触端的电压，终端电流，时间（瞬态特性），还能够用来显示交流量，如电容，电导，admittance，频率，以及用户定义的一些变量。2．可以显示沿着器件结构中特定路径上的某一参量的一维分布包括：势能，载流子的准费米势能，电场，载流子浓度，杂质浓度，复合和产生率，以及电流密度。3．网格，边界，电极，和结的位置，耗尽区边界的二维结构图4．量的二维图形分布，例如：势能，载流子的准费米势能，电场，载流子浓度，杂质浓度，复合和产生率，电流密度，电流分布。5．电流密度核电场的二维向量分布6．Three-dimensionalprojuctionplotsofquantities，例如：势能，载流子的准费米势能，电场，载流子浓度，杂质浓度，复合和产生率，电流密度，三．MEDICI的语法概览语句简介器件结构定义语句包括:MESH,X.MESH,Y.MESH,ELIMINATE,SPREAD,BOUNDRY,TSUPREM4,REGION，ELECTRODE,PROFILE。这些语句定义了器件的结构和模拟用的网格.MESH:初始化网表的生成X.MESH:描述X方向上的网格线的位置Y.MESH:描述Y方向上的网格线的位置ELIMINATE:沿着网格线缩减节点SPREAD:沿着水平网格线调整节点的垂直位置BOUNDRY:调整模拟的网表以适应边界的界面REGRID可以用来用来对这种网格进一步优化.材料物理性能描述REGION:描述材料在结构中的区域INTERFACE语句可以被用来说明界面层电荷,陷阱,和复合速率.CONTACT被用来说明电极边上的特殊边界条件.MATERIAL可以用来改变结构的材料特性.器件求解的物理模型MOBILITY描述和各种各样的迁移率模型相关的参数.MODELS用来描述模拟过程中的物理模型.SYBOLIC可用来选择模拟时用的求解方法.METHOD用来对特定的求解方法选择特殊的技巧.SOLVE用来选择偏置条件和分析类型.,这个语句可以被用于稳态,瞬态和交流小信号.图形化结果的输出PLOT.3D被用来初始化三维图显示平台，它的配套语3D.SURFACE,TITLECOMMENT等.PLOT.2D用来初始化二维图形显示平台.它的配套语句可以有CONTOUR,VERCTOR,E.LINE,LABEL,TITLE,COMMENT等.PLOT.1D用来初始化一维图形显示平台,它的配套语句有E.LINE,LABEL,TITIE,COMMEN，CONTOUR等.网表描述的步骤通常,网表的描述有以下步骤:1.定义一系列有间隔的X和Y方向的网格线构成的一个简单的矩形2.将网格线适当扭曲以适应非平面的图形或者与杂质的分布相匹配(平面性很差的结构很难处理好)，这一步的目的是为了将网格进行优化。3.将多余的节点从网格中去除掉。4．描述材料区域和电极语句格式:MEDICI的输入语句具有自由的格式,并具有下列的一些特性.a)每一个语句都由语句名称开始,后面再跟一些参数名和值.b)每一个语句都可以占用一行以上的地方,行与行之间用连接符号(“+”)连接.c)每一行最多由80个字符构成参数类型:参数是指接在每一个语句名称后，用来定量的实现该语句的功能的符号。a)logical:如果该参数出现,则表示为trueb)numericalc)arrayd)character输入限制:1.最多1000个语句2.最多2000行3.最多60000个字符§5－3教学实例1这里以一个NMOS为例作了一些分析.关于这个例子的描述文件放在/export/home/avant/public/study.txt中，可以通过FTP将这个文件下载（这是一个文本文件），假如想在这个文件的基础上做进一步的修改的话，修改后必须将文件上载到原来的目录下，然后按照前面所说的方法运行该文件。另外使用手册也放在这个目录下，有兴趣的话可以自己下载了去看（用Acrobat打开）。请各位需要注意的是，在使用之前请每人自己作一个备份，并使用另外的名字，以免因为使用同一个文件名致使程序运行到半中间时产生冲突而中断。例子如下;TITLETMAMEDICIExample1-1.5MicronN-ChannelMOSFET给本例子取的标题，对实际的模拟无用COMMENTSpecifyarectangularmeshCOMMENT语句表示该行是注释MESHSMOOTH=1创建器件结构的第一步是定义一个初始的网表(见图1),在这一步中网表不需要定义得足够精确,只需要能够说明器件的不同区域,在后面我们会对该网表进行优化.网表的生成是由一个MESH语句开始的,MESH语句中还可以对smoothing进行设置(好的smoothing可以把SPREAD语句产生的钝角三角形带来的不利影响减小).COMMENTWIDTHisthewholewidth,H1isthewidthofagridX.MESHWIDTH=3.0H1=0.125X.MESH和Y.MESH语句描述了初始网表是怎样生成的,X.MESH用来描述横向的区域.在此例子中,X.MESH语句中的H1=0.125说明在横向区域0—WIDTH之间网格线水平间隔为0.125微米(均匀分布).COMMENTlocationoflineNO.1is-0.025u,No.3is0.0uY.MESHN=1L=-0.025Y.MESH用来描述纵向的区域,在这参数N指第一条水平网格线,L指位于－0.025微米处Y.MESHN=3L=0.第三条水平线位于0微米处在这个例子中头三条水平线用来定义厚度为0.025微米的二氧化硅(栅氧).COMMENT0u-1.0uH1=0.1251u-2uH1=0.250Y.MESHDEPTH=1.0H1=0.125这条语句添加了一个1微米深(DEPTH)的,垂直向网格线均匀间隔0.125微米(H1)的区域Y.MESHDEPTH=1.0H1=0.250添加了一个1微米深的,垂直向网格线均匀间隔0.250微米的区域COMMENTEliminatesomeunnecessarysubstratenodesELIMINCOLUMNSY.MIN=1.1该语句将1.1微米(Y.MIN)以下的网格线隔列(COLUMNS)删除,以减小节点数COMMENTdistortsource/drainoxidethicknessusingSPREADCOMMENTENCmeanstheabruptnessoftworeagion,thenumbermorelitter,moresharpSPREADLEFTWIDTH=.625UP=1LO=3THICK=.1ENC=2SPREAD语句用来对网格线进行扭曲,以便更好的描述器件的边界.这个SPREAD语句将前三条网格线在左边(0-WIDTH之内)的间隔从0.025(栅区氧化层)过渡到0.1微米(源区氧化层).其中UP指要定义的区域的上边界(此处为第一条网格线),LO指要定义的区域的下边界(此处为第三条网格线),THICK定义了这个区域的厚度.SPREADRIGHTWIDTH=.625UP=1LO=3THICK=.1ENC=2这个SPREAD语句将前三条网格线的在右边的间隔从0.025(栅区氧化层)过渡到0.1微米(漏区氧化层).参数ENC决定了从厚的区域过渡到薄的区域的变化特性.值越大过渡区越平缓,可以自己修改这个参数,看看过渡区有什么变化（ENC=2表明只在两格完成过渡）WIDTH在这里以过渡区域的中点为准。COMMENTUseSPREADagaintopreventsubstrategriddistortionCOMMENTlineNO.4movetoY.Lo,lineNo.4willbenotaffectedSPREADLEFTWIDTH=100UP=3LO=4Y.LO=0.125这个SPREAD语句将第四条网格线固定在0.125微米处（Y.LO=0.125）,可以使前两条SPREAD语句产生的网格扭曲不影响到0.125微米以下的网格在这儿WIDTH参数取了一个特别大的值,可以把过渡性的区域放在器件的外面.COMMENTSpecifyoxideandsiliconregionsCOMMENTnomoredescriptionmeansallreagionREGIONSILICONREGION是用来定义区域的材料性质,如果不特别说明区域的范围的话,则表示对整个结构进行定义,在这里定义整个区域为硅REGIONOXIDEIY.MAX=3定义第三条网格线以上的区域为二氧化硅COMMENTElectrodedefinitionELECTRNAME=GateX.MIN=0.625X.MAX=2.375TOPELECTR是用来定义电极位置的,在这里将栅极放在栅极二氧化硅的表面ELECTRNAME=Subst