第三讲SilvacoTCAD器件仿真课件.ppt

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1、光电子器件综合设计,-,器件仿真,本讲主要内容,?,器件结构,?,材料特性,?,物理模型,?,计算方法,?,特性获取和分析,2,器件仿真流程,08:37,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）,金属材料的默认特性,功能,:,（,1,）勾画器件。,（,2,）生成网格。,(,修改网格,),既可以对用,devedit,画好的器件生成网格，或对,athena,工艺仿真生成含有网格信息,的器件进行网格修改。,为什么要重

2、新定义网格？,工艺仿真中所生成的网格是用来形成精确度掺杂浓度分布、结的深度等以适合于,工艺级别的网格，这些网格某些程度上不是计算器件参数所必需的。例如在计算如,阈值电压、源,/,漏电阻，沟渠的电场效应、或者载流子迁移率等等。,Devedit,可以帮,助在沟渠部分给出更多更密度网格而降低其他不重要的区域部分，例如栅极区域或,者半导体,/,氧化物界面等等。以此可以提高器件参数的精度。简单说就是重点区域重,点给出网格，不重要区域少给网格。,和工艺仿真的区别：,devedit,-,考虑结果,他不考虑器件生成的实际物理过程，生成器件时不需要对时,间、温度等物理量进行考虑。,athena,-,考虑过程,必

3、需对器件生成的外在条件、物理过程进行描述。,devedit,：,athena,之外的另一种可以生成器件信息的工具。,ATLAS,描述器件结构,?,ATLAS,描述器件结构的步骤,mesh,region,electrode,doping,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,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,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

4、略、迭代次数等,?,计算不收敛通常是网格引起的,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,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,本章介绍,ATLAS,器件仿真器中所用到的语句和参数。,具体包括：,1.,语句的语法规则,2.,语句名称,3.,语句所用到的参数列表，,包括类型，默认值及参数的描述,4.,正确使用语句的实例,学习重点,（,1,）,语法规则,（,2,）用,ATLAS,程序语言编写器件结构,二、半导体器

5、件仿真软件使用,1.,语法规则,规则,1,：,语句和参数是不区分大小写的。,A=a,可以在大写字母下或小写字母下编写。,abc=Abc=aBc,规则,2,：,一个语句一般有以下的定义格式：,语句,参数,=,值,其中：,语句,表示语句名称,参数,表示参数名称,值,表示参数的取值。,间隔符号是被用来分离语句中的多个参数。,解析：,在一个语句后的参数可以是单词或者数字。,单词可由字母和数字所组成的字符串。由空格（,space,）或回车,(carriage return),来终止。,例：,region(OK)reg,ion(wrong),数字可以是数字也可以是字符串也是由空格（,space,）或回车,

6、(carriage return),来终止。,例,:3.16(OK)3.1 6(wrong),数字的取值范围可以从,1e-38,到,1e38,数字可以包含符号,+,或,或,E,（十进制）,例：,-3.1415,（,OK,）,规则,3:,参数有,4,种类型,任何没有逻辑值的参数必须按,PARA=VAL,的形式定义,这里,PARA,表示参数名称，,VAL,表示参数值。,包括,：,特性型，整数型，实数型参数（,Character,Integer,，,Real,）,而逻辑型参数必须和其他参数加以区分。,Parameter,Description,Value Required,Example,Chara

7、cter,Any character string,Yes,material=silicon,Integer,Any whole number,Yes,region=1,Logical,A true or false condition,No,gaussian,Real,Any real number,Yes,x.min=0.1,例如，在语句：,DOPING UNIFORM CONCENTRATION=1E16 P,.TYPE,中,解析：,Doping,是语句名称,Uniform,和,p.tpye,是两个逻辑型参数，在程序内部对应了逻辑值,CONCENTRATION=1E16,对应的是一个实数

8、型参数。,每一个语句对应多个参数，这些参数代表了这个语句的某种属性，但都,包含在,4,中参数之中。,温馨提示：,（,1,）命令缩减,没有必要输入一个语句或参数名的全称。,ATLAS,只需要用户输入足够的字,符来区分于其他命令或参数。,例：,命令语句,DOP,等同于,doping,，,可以作为其命令简写。,但建议不要过度简单，以免程序含糊不清，不利于将来调用时阅读。,（,2,）连续行,有的语句超过,256,个字符，为了不出现错误，,ATLAS,语序定义连续行。,将反斜线符号,放在一条语句的末尾，那么程序每当遇到,都会视下一行为,上一行的延续。,2.,通过实例学语句,实例简介：,此实例演示了肖特基

9、二极管正向特性。大致分为三个部分,（,1,）用,atlas,句法来形成一个二极管结构,（,2,）为阳极设置肖特基势垒高度,（,3,）对阳极正向偏压,实例语句,#,调用,atlas,器件仿真器,go atlas,#,网格初始化,mesh space.mult=1.0,#,x,方向网格定义,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,loc=12.00 spac=0.5,#,y

10、,方向网格定义,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,#,定义区域,region num=1 silicon,#,定义电极,electr,name=anode x.min=5 length=2,electr,name=cathode bot,#.N-epi,doping,定义初始掺杂浓度,doping n.type,conc=5.e16 uniform,#.Guardring,doping,定义,p,环保护掺杂,doping p.ty

11、pe,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=diode.str,tonyplot,diode.str,-set diode.set,#,物理模型定义,model conmob,fldmob,srh,auger bgn,#,定义接触电极类型,c

12、ontact name=anode workf=4.97,#,偏压初始化,solve init,#,数值计算方法,method newton,log outfile=diodeex01.log,#,设置偏压求解,solve vanode=0.05 vstep=0.05 vfinal=1 name=anode,tonyplot,diodeex01.log-set diodeex01_log.set,quit,解析：,（,1,）,第一部分语句用来描述器件，包括网格参数（,mesh,）,电极设置,（,electrode locations,）以及掺杂分布（,doping distribution,）

13、,这是,一个具有重掺杂的浮动式环状保护区域的二维,n,类型器件，它分布,在结构的左右两边。肖特基阳极在器件顶端，重掺杂的阴极位于器件,底端。,（,2,）,在器件描述之后，模型语句被用来定义下列模型：,载流子浓度、迁移率、场迁移率、能隙变窄、,SRH,激发复合模型、,Auger,复合模型、双载流子模型（,carriers=2,）。,关键语句是设置肖特基接触,contact name=,(char,表示接触的名称，用英文字符来表示比如,anode cathode),workf=,(val,表示变量参数，用来设置功函数大小,),这个语句是用来设置肖特基电极的功函数的。,在这个例子里面，因为衬底是亲和

14、能为,4.17,的,n,类型硅，所指定的,功函数为,4.97,，这样提供了一个肖特基势垒的高度为,0.8V.,默认的势,垒高度是,0.,（一个完美的欧姆接触）这个条件是为阴极假定的。,（,3,）电学仿真简单地将阳极电压以间隔为,0.05V,升至,1.0V.,语句和参数详解,#,语句,1,仿真器调用命令语句,go,调用,atlas,器件仿真器需要用到,go,语句：,go atlas,解析：,go,用来退出和重新启动,atlas,仿真器,注意：,这个命令是通过,deckbuild,来执行的,主要包括三大部分内容,（,1,）器件编辑语句,region,、,electrode,、,doping,等,（

15、,2,）模型与环境设置语句,models method,等,（,3,）电学特性仿真语句,solve,等,mesh,?,语句,#2 mesh,语句功能,：,mesh,定义网格信息。类似于,athena,仿真器中的,Line.,语法规则,：,.MESH LOCATION=SPACING=,语句解析：,此语句定义了网格线的位置和间隔。状态有,mesh,，,x.mesh,，,y.mesh,，,eliminate,等,参数解析：,参数,#1 mesh,：,MESH INF=,导入由,DevEdit,创建的器件结构,参数,#2,：,x.mesh,和,y.mesh,定义网格位置及其间隔,(line),mes

16、h space.mult=,对网格进行控制,默认值为,1,。,定义网格时必须先使用这句来初始化网格。,例如：,mesh infile=nmos.str,x.mesh,loc=0.1 spac=0.05,mesh,?,参数,#3 Eliminate,可以在,ATLAS,生成的,mesh,基础上消除掉一些网格线，消除方,式为隔一条删一条,?,可用参数有,columns,rows,ix.low,ix.high,iy.low.ly.high,x.min,x.max,y.min,y.max,例如：,Eliminate columns x.min=0.2 x.max=1.4 y.min=0.2 y.max

17、=0.7,Eliminate,前,Eliminate,后,#,例,1,设置初始网格均匀分布，为,1.0,微米,mesh space.mult=1.0,#,例,2,设置,x,方向网格,，,从以,0.5,间隔的,x=0.00,的位置渐变过渡,到以,0.2,为间隔的,x=3.0,的位置。,这样可以根据需要设置多个网格。,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,loc=12.0

18、0 spac=0.5,mesh,解析：,以上建立了一个含有网格信息的,12,微米,5,微米大小的,区域。,.MESH,定义沿着,方向的网格位置。,注意：,x,y,z,方向上定义是等价的。,语法结构如下：,X.MESH LOCATION=,数值,SPACING=,数值,Location,定义了网格线的位置，,Spacing,定义了网格间隔。,#,例,3,设置,y,方向网格信息,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,mesh,#,语句,3

19、,区域定义语句,region num=1 silicon,解析,:,region,语句定义了材料的位置,每一个三角形都必须定义成一种材料。,语法结构如下：,REGION NUMBER=,Number=,定义了一个区域的序号，它可以从,1,到,200.,具有同一个区域序,号的多重区域线条可以用来定义一个具有多个矩形特征的区域。,是一种或多种材料的名字,如,silicon sio2 polysilicon,等。,是一个或多个位置参数。,mesh,region num=1 silicon x.min=1.0 x.max=12 y.min=0.5 y.max=5,对于一个区域，可以指定其,材料属性和位

20、置坐标,mesh,region num=1 silicon x.min=1.0 x.max=12 y.min=0.5 y.max=5,region num=2 sio2 x.min=0.0 x.max=1 y.min=0 y.max=5,定义多个区域，,可使用多个,region,语句来完成。,mesh,region num=1 silicon x.min=1.0 x.max=12 y.min=0.5 y.max=5,region num=2 sio2 x.min=0.0 x.max=1 y.min=0 y.max=5,region num=2 sio2 x.min=0.0 x.max=12 y

21、.min=0 y.max=1,定义每个区域,可以使用多条,Region,语句，,只要保证区域,标号一致即可。,mesh,MATERIALS,#,语句,3 materials,语句功能：,语法规则：,MATERIAL,区域参数,材料名称,材料参数,material material=InGaAs,align=0.36 eg300=0.75 nc300=2.1e17,nv300=7.7e18 copt=9.6e-11,material material=InP,affinity=4.4 align=0.36 eg300=1.35,nc300=5.7e17 nv300=1.1e19 copt=1.2

22、e-10,material region=1 taun0=5.0e-10 taup0=1.0e-9 vsatn=2.5e7,mun0=4000 mup0=200,impact selb material=InGaAs an2=5.15e7 ap2=9.69e7 bn2=1.95e6,bp2=2.27e6,impact selb material=InP an2=1e7 ap2=9.36e6 bn2=3.45e6 bp2=2.78e6,Material taun0=1.e-9 taup0=1.e-9 f.conmun=hemtex01_interp.lib,material align=0.6,

23、例句：,可选的材料,材料参数,37,?,材料参数和物理模型的选取有关，常用的,参数及说明如下：,材料参数,38,材料参数,08:37,39,材料参数,08:37,Silvaco,学习,40,#,语句,4,电极定义语句，其基本格式是,#ELECTRODE,NAME=,NUMBER=,电极语句,电极名称,电极编号,电极位置,electr,name=anode x.min=5 length=2,electr,name=cathode bot,(,系统默认是电极位置为,top x.min=0 x.max=x.max),electr,name=anode x.min=5 length=2 y.min=0

24、 y.max=0.5,electr,name=cathode bot,electr,name=anode x.min=5 length=2 y.min=0 y.max=0.5,electr,name=cathode y.min=4.5 y.max=5,#,语句,5,掺杂定义语句,doping,掺杂语句,掺杂形态定义,掺杂类型定义,掺杂浓度定义,掺杂位置,分布：,uniform,gaussian,erfc,，具体设置还可分为三组,1,，,Concentration and junction,2,，,Dose and characteristic,3,，,Concentration and cha

25、racteristic,杂质类型：,n.type,p.type,位置：,region,x.min,x.max,y.min,y.max,peak,junction,例：,#p type doping,doping p.type,conc=1e19 x.min=0 x.max=3 junc=1 rat=0.6 gauss,注：,Doping,语句是用来定义器件结构中的掺杂分布。,对于一组,doping,语句，每一个语句都是在之前语句的基础上,给出的，有叠加的效果。,掺杂定义,Doping,语句参数详解：,1.,解析分布类型参数介绍,这些参数语句定义了,Atlas,将如何从解析函数中生成一个掺杂分布

26、,.,（,1,）,Gaussian,类型解析分布,Gaussian,定义了高斯解析函数的使用来生成一个掺杂分布。,如果,Gaussian,被定义了，那么下面的参数必须被定义。,(i),极性参数,N.type,P,.type,(ii),下列分布定义之一：,concentration,和,junction,浓度和结深,concenration,和,charactreistic,浓度和特性,dose,和,characteristic,剂量和特性长度,（,2,）,Uniform,定义了使用常数作为解析函数来生成掺杂分布。掺,杂会通过边界参数被定义在一个,box,中。这个,box,的默认值是整个,区域。

27、同样如果,Uniform,被定义了，那么,N.type,P,.type,以及浓度参数,都必须定义。,Antimony,锑,Arsenic,砷,Boron,硼,Indium,铟,Phosphorus,磷,E.LEVEL,设置了分立陷阱能级的能量。,对于,acceptors,，是对应于导带边缘的。,对于,donors,，是对应于价带边缘的。,N.Type,Donor,定义了一个,n,类型或,donor,类型的掺杂物。,此参数可,以与,gaussian,或,uniform,分布类型联合使用。,P,.Type,Acceptor,定义一个,p,类型或,acctoper,类型的掺杂物。此参数可,以与,ga

28、ussian,或,uniform,分布类型联合使用。,Trap,定义了掺杂浓度被处理为陷阱态密度。,OX.Charge,定义了一个固定的氧化物电荷分布。氧化物电荷只能在,任何绝缘物区域使用。,2.,掺杂物类型参数介绍,3.,垂直分布参数,Concentration,浓度,定义了峰值浓度当高斯分布被使用时。,如果此参数未被定,义，峰值浓度会从极性参数，边界条件，计量，或电阻率，,特征浓度中计算出来。当,uniform,分布被定义，,concentration,参数被定义为均匀掺杂浓度的值，浓度必须是正的。,Dose,剂量,只适用于高斯分布,，定义了高斯分布的总剂量。,Junction,结深,定义

29、了高斯分布的硅区域内部,p-n,结的位置。当,junction,被,定义了，,characteristic length,会通过在常数矩形区域的终点,之间的一个迭代中点检测掺杂浓度而计算出来。,Junction,的位置只是通过考虑所有前面掺杂语句信息来估,算的，这意味着某些情况下，,doping,语句的顺序是很重要的。,doping n.type,conc=5.e16 uniform,doping p.type,conc=1e19 y.min=0 y.max=0 char=30 gauss,doping n.type,conc=1e19 y.min=300 y.max=300 char=30

30、gauss,CHARACTERISTIC,定义了注入物的基本特征长度。如果此参数未被定义，基本特,征长度可以从极性参数、边界条件参数、浓度和结参数中获得。,Doping,例句,doping uniform conc=1e16 n.type region=1,doping region=1 gaussian conc=1e18 peak=0.1 characteristic=0.05,p.type x.left=0.0 x.right=1.0,doping region=1 gauss conc=1e18 peak=0.2 junct=0.15,doping x.min=0.0 x.max=1.

31、0 y.min=0.0 y.max=1.0 n.type ascii,infile=concdata,均匀掺杂,高斯分布,从文件导入杂质分布,go atlas,mesh space.mult=1.0,x.mesh,loc=0.00 spac=5,x.mesh,loc=12.00 spac=5,y.mesh,loc=0.00 spac=1,y.mesh,loc=30 space=5,y.mesh,loc=270.00 spac=5,y.mesh,loc=300.00 spac=1,region num=1 silicon x.min=0.0 x.max=12 y.min=0.0 y.max=30

32、0,electr,name=anode top,electr,name=cathode bot,doping n.type,conc=5.e16 uniform,doping p.type,conc=1e19 y.min=0 y.max=0 char=30 gauss,doping n.type,conc=1e19 y.min=300 y.max=300 char=30 gauss,Doping,例句,Doping,例句,save outf=diodeex01_3.str,solve init,method newton,log outfile=diodeex01_1.log,solve va

33、node=0.0 vstep=0.5 vfinal=100 name=anode,quit,Doping,例句,doping n.type,conc=5.e16 uniform,doping p.type,conc=1e19 peak=20 char=30 gauss,doping n.type,conc=1e19 peak=280 char=30 gauss,Peak,定义了高斯分布中峰值浓度的深度位置。,Doping,例句,4.,水平方向扩展参数类型,X.Min,X.Max,Y.Min,Y.max,Z.Min,Z.Max,用以定义矩形边界。,X.Left,X.min,用以定义左侧边界,X.

34、Right,X.Max,用以定义右侧边界,Y.Top.Y.Min,用以定义上方边界,Y.Bottom,Y.Max,用以定义下方边界,Z.Back,Z.Min,用以定义后方边界,Z.Front,Z.Max,用以定义前方边界,Doping,例句,5.,水平方向分布参数类型,Lat.Char,定义水平（,x,方向）特征长度，如果不定义此长度,则通过下列公式计算,Lat.Char,=Ratio.Lateral,*Char,其中,Char,是,y,方向上的特征长度，,Ratio.Lateral,是,x,方向与,y,方向的特征长度比例系数）,doping n.type,conc=5.e16 uniform

35、,doping p.type,conc=1e19 x.min=0 x.max=3 char=20 lat.char=0.1 gauss,改变,lat.char,分别为,0.1,、,1,、,5,、,12,对水平方向掺杂分布的影响,如,图所示,Doping,例句,Doping,例句,6.Trap,（陷阱）,参数,REGION,指定对哪个区域进行陷阱参数设置，系统默认对所有区域进行,设置。,E.LEVEL,设置分立陷阱能级，,对于,acceptors,E.LEVEL,在导带附近,对于,donors,，,E.LEVEL,在共价带附近。,DEGEN.FAC,定义了陷阱能级的退化因子，用来计算密度。,SI

36、GN,、,SIGP,定义了对于电子或空穴的陷阱,捕获横截部分（,capture cross,section,）,TAUN TAUP,定义了陷阱能级中的电子寿命和空穴寿命。,Doping,例句,#,语句,6 save,输出结构结果保存语句，,其基本格式为,SAVE OUTFILE=,save outf=diodeex01_0.str,#,语句,7,tonyplot,输出文件绘制语句,tonyplot,*.str-set*.set,界面特性,interface y.max=0.1 qf,=?1e11,interface x.min=?4 x.max=4 y.min=?0.25 y.max=0.1

37、qf=1e11,s.n=1e4 s.p=1e4,语句,#7,界面特性定义语句,Interface,定义界面电荷密度（,cm,-2,）和表面复合速率，,s.n,和,s.p,分别为电子和空穴的表面复合速率。,注（,1,）界面默认类型为半导体,-,绝缘体界面，或半导体,-,半导体之,间的区域、半导体的边界区域,（,2,）,S.S,，,S.M,，,S.C,，为界面模型应用在半导体,-,半导体界面，半导,体,-,金属界面，半导体,-,导体界面,?,界面定义,interface,*,界面态的定义（必须,interface,与,inttrap,一起使用）,interface s.s,charge=,-,5e

38、14 thermionic tunnel x.min=9 x.max=14 y.min=2.5,y.min=2.502,inttrap,s.s,e.level=1.61,acceptor,density=5e14 degen=1 sign=7e-16,sigp=6e-16,上例中,interface,语句定义了在指定的半导体异质结界面存在,5e14,的界面电,荷，其电子输运机制为,thermionic&tunnel,两个模型。,inttrap,语句定义了在指定的半导体异质结界面的界面电荷起受主作用在禁带中,引入的能级位置在导带下,1.61eV,处，且该受主能级的简并度为,1,，对电子和空穴的,

39、俘获截面各为,7e-16,和,6e-16,。,acceptor,-,5e14,e.level,以导带为参考,donor,+,5e14,e.level,以价带为参考,*,界面固定电荷的定义,INTERFACE QF=3e10 X.MIN=1.0 X.MAX=2 Y.MIN=0.0 Y.MAX=0.5,?,体内陷阱的定义,trap,trap material=Silicon e.level=0.9 donor density=1e13 degen=1 sign=5e-13,sigp=5e-13,物理模型,物理模型分为五大类：,1.,迁移率模型,2.,复合模型,3.,载流子统计模型,4.,碰撞离化模

40、型,5.,隧道模型,物理模型由状态,models,和,impact,指定,?,推荐的模型,MOSFETs,类型：,srh,，,cvt,，,bgn,BJT,，,thyristors,等：,Klasrh,，,klaaug,，,kla,，,bgn,击穿仿真：,Impact,，,selb,Models conmob,fldmob,srh,auger temp=300,print,例句：,Impact selb,Model bgn,fldmob,srh,#,语句,8,模型选择语句,Contact,?,#,语句,9,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

41、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,：,CONTACT NAME=gate WORKFUNCTION=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,：,CONTACT NAME=gate N.POLYSILICON,ALUMINUM,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,：,CONTACT NAME=gate ALUMINUM/*wrong*/,定义肖特基接触的

42、势垒和偶极子降低的势垒高度：,eg,：,CONTACT NAME=anode WORKFUNCTION=4.9,BARRIER ALPHA=1.0e-7,势垒降低系数设为,1nm,?,设置电流边界条件,contact,eg,：,contact name=cathode current,主要用在击穿特性的模拟中,?,外部电阻，电感和电容的定义,contact,eg,：,CONTACT NAME=drain RESISTANCE=50.0,CAPACITANCE=20e-12 INDUCTANCE=1e-6,在漏极,并联,一个,50,?,的电阻，,20pF,的电容和,1,?,H,的电感,注意：在二

43、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,?,?,?,m,，,电容单位为,F/,?,m,，电感的单位为：,H,?,?,m,。,eg,：,CONTACT NAME=source CON.RESISTANCE=0.01,定义了电极接触的分布电阻，,0.01,?,?,cm,2,。,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,：,CONTACT NAME=fgate,FLOATING,将名为,fgate,的电极定

44、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,：,CONTACT NAME=drain CURRENT,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,：,CONTACT NAME=drain RESIST=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。,?,电极短路,contact,除了定义同样的电极名外,contact name=base1 common=base,是电极短,接的,另一种办法。,eg,：,CON

45、TACT name=base1 COMMON=base FACTOR=0.5,上例中,Vbase1=Vbase+0.5,eg,：,CONTACT name=base1 COMMON=base,mult,FACTOR=0.5,上例中,Vbase1=Vbase,?,0.5,注意：以上两例对电流边界条件不适用,如果从,ANTHENA,或,DEVEDIT,导入的结构中已有电极名称的定义，,ATLAS,将,会自动对其进行短接，并沿用已有的电极名。,?,电极开路,contact,1,、删除要开路的电极,2,、在需要开路的电极上并接一个极大的外电阻,3,、先将需要开路的电极有设成电流边界条件，然后再将流过该

46、电极的电,流值设得很小或为,0,。,#,语句,10,命令执行语句,solve,语句介绍：,solve,是命令,atlas,在一个或多个偏压点（,bias point,）进行求解的语句,solve init,解析：,init,是初始化（,initial,）参数，表示将所有电压归零。对于指定结构，如果,在初始偏置点没有标明这个参数，系统将自动赋予这个参数。,求解方法,?,#,语句,11,数值方法选择语句,method,解析：,ATLAS,仿真半导体器件是基于对,16,个相互关联的非线性偏微分方,程的求解。,ATLAS,在每个格点对这组方程进行数值计算得到器件的特性。,1,、,gummel,Gumm

47、el,迭代法收敛慢，但能容忍粗糙的初始假设值；,Gummel,迭代,法不能用于含有集总元件或电流边界条件情形的求解；默认的,Gummel,迭,代式阻尼的，可将参数,dvlimit,设置成负值或零让迭代成为非阻尼的；,Gummel,迭代时的线性,Poisson,求解的数目限制为,1,，这会导致电势更,新时的弛豫不足。“,single-,Poisson”,求解模式可扩展,Gummel,迭代方法的,应用范围,这在小电流,Bipolar,仿真和,MOS,饱和区的仿真上很有用。,使用方法：,method singlepoisson,求解方法,2,、,newton,Newton,迭代法每一次的迭代将非线性

48、的问题线性化处理，离散,化的“尺寸”较大，则所需的时间也会变长。如果初始假设很成功,的话，就能很快得到收敛，且结果比较满意。,Newton,迭代法是,ATLAS,计算漂移,-,扩散的,默认方法,。此外还有其,他的计算需要采用,Newton,迭代法，如：,DC,扫描，瞬态扫描，,curve,tracing,，频域的小信号分析。,Newton-Richardson,迭代法是,Newton,迭代法的变体，当收敛放慢,时它会计算新的系数矩阵。,Method,的参数设置为,autonr,时会自动采,用,Newton-Richardson,迭代法。,如果经过很多步才能收敛，问题可能来自于：网格定义（高宽,

49、比或宽高比很大的三角形太多），耗尽区扩展到已定义为欧姆接触,的地方，初始假设值很差。,求解方法,3,、,block,在含有晶格加热或能量平衡方程时,block,迭代法很有用。,Block,迭代法计算一些由不同方程按不通顺序组成的子方程组。,在不等温的漂移,-,扩散仿真时指定,block,迭代法，则,Newton,迭代,法将更新电势和掺杂浓度，去耦之后计算热流方程。,都包含热流方程和载流子温度方程时，,block,迭代法将首先计算,最初的温度，然后将晶格温度去耦之后进行迭代。,4,、组合迭代,有时需要将,newton,迭代、,gummel,迭代和,block,迭代组合使用。,可以先用,gumme

50、l,迭代法，一定计算步数还不收敛时再转为采用,newton,迭代或,block,迭代计算。,Gummel,迭代的次数由参数,gum.init,设定。,在包含晶格加热或能量平衡计算时，可以先采用,block,迭代法，,然后用,newton,迭代法，,block,迭代的次数上限用,nblockit,设置。,求解方法,5,、例句,基本漂移扩散计算：,Method gummel,newton,晶格加热时的漂移扩散计算：,Method block newton,能量平衡计算：,Method block newton,计算的载流子数，默认是,2,，也可以是,1,或,0,。载流子类型,elec,和,hole