9silvaco tcad器件仿真模塊及流程

1、主要內(nèi)容第一部分器件仿真模塊第二部分器件仿真流程第三部分總結(jié)Page21 器件仿真模塊第一部分器件仿真模塊第二部分器件仿真流程第三部分總結(jié)Page31.1.1 器件仿真特性仿真半導(dǎo)體器件的電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)行為分析二維或三維器件的DC、AC和時(shí)域響應(yīng)，光電、電光轉(zhuǎn)換等特性接口豐富：ATHENA、SSUPREM3工藝仿真器輸入DevEdit器件編輯器輸入U(xiǎn)TMOST III接口可以對器件參數(shù)進(jìn)行提取和對器件建模豐富的仿真模塊（）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（續(xù)）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 先進(jìn)的數(shù)值方法準(zhǔn)確和強(qiáng)大的離散化技術(shù)Gummel、Newton和Block-Newton非線性迭代策略對線性子問題的有效地求解，直接迭代強(qiáng)大的初步猜測技術(shù)小信號計(jì)算技術(shù)，包括所有的頻率穩(wěn)定和精確的時(shí)間集成Page71.2 ATLAS仿真模塊S-Pisces（二維硅器件模擬器）Devices3D（三維硅器件模擬器）Blaze2D/3D（先進(jìn)材料的二維/三維器件模擬器）TFT2D/3D（無定型和多晶體二維/三維模擬器）VCSELS（垂直腔表面發(fā)射器件

5、）Laser（半導(dǎo)體激光/二極管模擬器）Luminous2D/3D（光電子器件模塊）Ferro（鐵電體相關(guān)的介電常數(shù)模擬器）Quantum（二維三維量子限制效應(yīng)模擬塊）Giga2D/3D（二維/三維非等溫器件模擬模塊）NOISE（半導(dǎo)體噪聲模塊）C-Interpreter（C解釋器模塊）MixedMode（二維/三維組合器件和電路仿真模塊）DevEdit2D/3D（二維/三維器件編輯器）Page81.2 ATLAS仿真模塊（續(xù)）Page9顯示的可用模塊后1.2 ATLAS仿真模塊（續(xù)）=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 器件仿真的輸入和輸出Page112 器件仿真流程第一部分第二部分器件仿真模塊器件仿真流程第三部分總結(jié)Page122.1 器件仿真流程MESH REGION ELECTRODE DOPING MATERIALMODELSCONTACT I

7、NTERFACE1 結(jié)構(gòu)描述LOGSOLVE LOAD SAVEMETHODEXTRACTTONYPLOT材料模型描述數(shù)值計(jì)算方法求解描述5 結(jié)果分析Page132.1.1 器件結(jié)構(gòu)描述？怎樣得到器件的結(jié)構(gòu)1、工藝生成2、ATLAS描述 3、DevEdit編輯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需要注意的情況除了精確定義尺寸外也需特別注意網(wǎng)格電極的定義（器件

8、仿真上的短接和懸空）金屬材料的默認(rèn)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 材料參數(shù)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材料的參數(shù)有工藝參數(shù)和器件參數(shù)材料參數(shù)是和物理模型相關(guān)聯(lián)的軟件自帶有默認(rèn)的模型和參數(shù)可通過實(shí)驗(yàn)或查找文獻(xiàn)來自己定義參數(shù)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物理量是按照相應(yīng)的物理模型

10、方程求得的物理模型的選擇要視實(shí)際情況而定所以仿真不只是純粹數(shù)學(xué)上的計(jì)算模型類型：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 數(shù)值計(jì)算方法method gummel newton trap maxtrap=10Page17method carriers=1 elecm

11、ethod block newton在求解方程時(shí)所用的計(jì)算方法參數(shù)包括計(jì)算步長、迭代方法、初始化策略、迭代次數(shù)等計(jì)算不收斂通常是網(wǎng)格引起的晶格加熱時(shí)的漂移擴(kuò)散：迭代次數(shù)的設(shè)置：計(jì)算的載流子類型：2.1.5 特性獲取和分析不同器件所關(guān)注的特性不一樣，需要對相應(yīng)器件有所了解不同特性的獲取方式跟實(shí)際測試對照來理解從結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)文件看仿真結(jié)果solve initsolve vdrain=0.1log outfile=Vt.logsolve vgate=0.1 vstep=0.1 vfinal=3 name=gatetonyplot Vt.log求解求解保存數(shù)據(jù)改變柵壓求解顯示和分析Page18生成結(jié)構(gòu)2

12、.2 二極管的例子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定義網(wǎng)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定義區(qū)域定義電極定義摻雜2.2 二極管的例子（續(xù)）計(jì)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數(shù)值方法保存數(shù)據(jù)施加偏壓顯示IV特性Page202.3 器件仿真的資料手冊X:sedatoolslibAtlas.Rdocatlas_user1.pdf器件模型參數(shù)文件X:sedatoolslibAtlas.Rcom