Приборно-технологической САПР ISE TCAD

Стр 1 из 6Следующая ⇒

Основы работы в среде

Приборно-технологической САПР ISE TCAD

Учебно-методическое пособие

(специальность 010803 (014100) " Микроэлектроника

и полупроводниковые приборы" )

Воронеж

Утверждено научно-методическим советом физического факультета от 27 января 2006 года протокол №1.

Составители: Асессоров В.В.

Быкадорова Г.В.

Ткачев А.Ю.

Бормонтов А.Е.

Арушанов А.Г.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре физики полупроводников и микроэлектроники физического факультета Воронежского государственного университета.

Рекомендуется для студентов 4 и 5 курсов физического факультета специальности 010803 (014100) " Микроэлектроника и полупроводниковые приборы", а также студентов 5 курса, обучающихся в магистратуре по направлению " Физика" (программа " Физика полупроводников. Микроэлектроника" ).

Содержание

1. Состав пакета САПР ISE TCAD и назначение компонентов……. 4

2. Программа-оболочка GENESISе………...………………………… 5

3. Программа DIOS для моделирования полупроводниковой

технологии ………………………………………………………….. 13

3.1. Назначение программы и параметры запуска………………… 13

3.2. Управление графическим окном DIOS……………………….. 14

3.3. Структура командного файла DIOS ………………………….. 16

3.4. Основные команды программы DIOS ……………………….. 17

3.5. Пример командного файла DIOS …………………………….. 25

4. Оптимизаторы MDRAW и MESH расчетной сетки ….………….. 28

4.1. Назначение и особенности программ ………………………… 28

4.2. Запуск и использование программ MDRAW и MESH ………. 29

4.3. Структура командного файла программ MDRAW и MESH … 32

4.4. Пример командного файла MDRAW …………………………. 34

5. Программа DESSIS для моделирования электрофизических

свойств полупроводниковых приборов ……………………………. 37

5.1. Назначение и особенности программы ……………………..…. 37

5.2. Структура командного файла ………………………………….. 37

5.3. Основные команды программы DESSIS ……………………… 39

5.4. Пример командного файла DESSIS …………………………… 47

6. Программа INSPECT для просмотра и обработки графиков ……… 49

7. Универсальная программа TECPLOT для просмотра результатов

моделирования …………………………………………………….… 55

Литература ………………………………………………………………. 62

Состав пакета САПР ISE TCAD

И назначение компонентов

САПР ISE TCAD относится к числу систем моделирования, известных и широко используемых во всем мире [1, 2, 3]. Многие крупные фирмы, занимающиеся производством полупроводниковых приборов, пользуются пакетом ISE TCAD. Несмотря на существование большого количества программ, ориентированных на проектирование полупроводниковых приборов и дающих отличные результаты на известных и отлаженных технологиях, ISE TCAD они могут заменить только при уже настроенном и отработанном технологическом процессе. ISE TCAD позволяет не только проектировать полупроводниковые приборы, но и разрабатывать новые технологии, исследовать физические процессы в полупроводниках. Фактически эта система моделирования является пакетом скорее для научных исследований, чем пакетом производственным, хотя часть его программ предназначена именно для производственного применения.

В состав пакета входят следующие программы (рис. 1).

Рис. 1. Состав пакета ISE TCAD.

1. Программы для физико-технологического моделирования полупроводниковых приборов – DIOS, FLOOPS, DEVISE, PROSIT. Программа DIOS предназначена для моделирования технологии изготовления приборов и содержит большую базу экспериментальных данных, много моделей физических процессов. Программа имеет достаточно хорошую графическую оболочку и сравнительно простой синтаксис командного файла. В то же время, практически отсутствует возможность изменения параметров используемых моделей, поэтому данная программа больше подходит для научных исследований. Результаты моделирования очень хорошо согласуются с общепринятой теорией полупроводниковых приборов, несколько хуже – с реальными параметрами технологии.

Программа FLOOPS похожа по возможностям на DIOS, но обладает значительно большей экспериментальной базой, и в ней предусмотрена калибровка параметров моделей под используемую технологию. Синтаксис командного файла сложнее, но в целом более логичен. FLOOPS – это более подходящая для производства программа. В целом, эта программа обладает значительно большими возможностями, чем DIOS, но она и намного сложнее.

DEVISE – это скорее редактор структур, который хорошо подходит для использования в учебных целях. Он не моделирует технологию, а задает профили распределений примесей из предоставляемого набора.

2. Программы MDRAW, MESH, NOFFSET3D служат для оптимизации расчетной сетки при переходе от технологического моделирования к приборному. MDRAW и MESH совмещают функции оптимизатора сетки и редактора структуры. Чаще всего сетка оптимизируется под профиль распределения примесей, т.е. шаг сетки динамически изменяется в зависимости от величины градиента концентрации. Это позволяет не только значительно сократить время, необходимое для приборного моделирования, но и повысить точность расчетов.

3. Программы приборного моделирования DESSIS, EMLAB и ISEXTRACT.

Программа DESSIS служит для моделирования практически всех электро-, теплофизических и оптических параметров приборов.

EMLAB позволяет моделировать электромагнитные явления, в частности, реализует микроволновой анализ.

Программа ISEXTRACT завершает моделирование и предназначена для извлечения различных параметров моделей, в частности, SPICE-параметров.

4. Программы TECPLOT, INSPECT, MEASURE предназначены для визуального отображения результатов моделирования и расчета некоторых параметров.

5. Набор разнообразных утилит, в т.ч. и программа-оболочка GENESISe, управляющая всеми остальными программами.

Этих программ достаточно для решения многих задач, связанных с исследованием и разработкой полупроводниковых приборов.

Программа-оболочка GENESISe

Проект в системе ISE TCAD создается в программе-оболочке GENESISе. Для запуска GENESISе нужно щелкнуть мышью на соответствующем значке панели задач рабочего стола системы Linux, либо запустить скрипт $ISEROOT/bin/GENESISe.

Все файлы проекта выносятся в отдельную директорию с именем, соответствующим имени проекта. Проект представляет собой последовательность программ, управляемых командными файлами, и имеет структуру дерева, в простейшем случае представляющего собой всего одну ветвь. Программы в проекте выполняются последовательно слева направо вдоль каждой ветви, используя результаты моделирования предыдущих программ. Каждая программа управляется собственным командным файлом. Такой подход является достаточно гибким и эффективным.

Вид окна программы GENESISe показан на рисунке 2. Цифрами на рисунке обозначены:

1 – строка меню;

2 – строка кнопок управления;

3 – менеджер проектов;

4 – рабочая область, имеющая две вкладки: отображение структуры проекта Project и управление работающими программами Scheduler;

5 – строка состояния, на которой показаны условные цветовые обозначения статуса узлов.

Рис. 2. Окно GENESISe. Проект ветвится по параметру Vg.

Рабочая область GENESISe состоит из следующих элементов, обозначенных буквами:

А – значки программ, которые используются в проекте;

Б – строка параметров и переменных;

В – узлы проекта.

Строки меню и кнопок управления имеют стандартный вид и интуитивно понятное назначение компонентов. Наиболее часто из них используются следующие элементы:

а) пункты строки меню:

- Project – позволяет открыть, создать, сохранить проект и др.;

- Extensions – для запуска программ DIOS, FLOOPS, INSPECT, TECPLOT;

- Help -> ISE TCAD Manuals;

б) кнопки:

- создание нового проекта;

- открытие сохраненного ранее проекта;

- сохранение текущего проекта;

- запуск расчета выделенного проекта либо узла/узлов;

- прерывание расчета текущего проекта или узла/узлов.

Менеджер проектов представляет собой обычный простейший файловый менеджер, который позволяет выполнять такие стандартные действия, как копирование, перемещение, удаление проектов и директорий и т.п. Проекты отображаются в виде дерева в соответствии с их расположением в файловой системе. Открыть проект можно двойным щелчком левой кнопки мыши. Щелчок правой кнопки мыши на проекте вызывает контекстное меню, с помощью которого можно запустить либо прервать расчет проекта (run или abort), разблокировать его (unlock), удалить результаты расчетов, т.е. очистить проект (clean up), просмотреть протокол выполнения (view log) и др.

Рабочая область используется для создания, редактирования и запуска расчетов проектов, а также для управления запущенными программами.

После создания нового проекта рабочая область имеет вид, показанный на рисунке 3. Для добавления программных модулей в проект нужно правой кнопкой мыши щелкнуть на области пиктограмм программных модулей рабочей области (надпись No Tools на рисунке 3). В появившемся меню нужно выбрать пункт Add и в запустившемся диалоговом блоке вписать название программы (рис. 4) либо нажать на кнопку Tools и выбрать этот пункт из пиктограмм (рис. 5). В запросе об используемом сценарии нужно выбрать параметр default. Далее для добавления программ к проекту нужно щелкать правой кнопкой мыши на пиктограмме одной из уже имеющихся программ и повторять вышеописанные действия. При этом следует обратить внимание на переключатель after or before в диалоге выбора программы (рис. 4): программа будет добавлена соответственно после или до того программного модуля, по пиктограмме которого щелкали мышью.

Рис. 3. Пустой проект в GENESISе. Еще не добавлены программы, командные файлы, параметры и переменные.

Рис. 4. Диалог добавления программного блока к проекту.

Для редактирования командного файла какого-либо программного модуля нужно щелкнуть правой кнопкой мыши на соответствующей иконке проекта в GENESISе и в появившемся меню выбрать Edit Input -> Command. В результате запустится текстовый редактор ISEDIT, с помощью которого можно редактировать командный файл. Редактор ISEDIT имеет интуитивно понятный интерфейс и прост в использовании.

При выполнении аналогичных действий и выбора в том же меню Edit Input -> Preferences появляется диалоговое окно, в котором можно установить дополнительные параметры запуска соответствующей программы, например, запуск либо с графическим интерактивным окном, либо в фоновом режиме для DIOS и MDRAW.

Рис. 5. Набор программных модулей пакета ISE TCAD.

Для добавления параметров к какому-либо программному модулю необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на ячейке строки параметров под соответствующим программным модулем. В вызванном меню нужно выбрать Add, затем в диалоговом окне указать имя параметра и его значение по умолчанию (рис. 6). Для добавления значений параметра нужно выполнить аналогичные действия, но выбрать пункт Add Value. Далее нужно указать, начиная с какого значения, с каким шагом и сколько добавлять значений с учетом начального (рис. 7).

Рис. 6. Диалог добавления параметра.

Рис. 7. Диалог добавления значений параметра.

Параметры используются для того, чтобы передать какие-либо данные в соответствующий программный модуль. Например, если необходимо смоделировать ионное легирование в DIOS, меняя энергию ионов в заданных пределах с некоторым шагом, то это гораздо удобнее сделать, используя параметр в GENESISe с соответствующим набором значений, чем делать несколько проектов, отличающихся лишь энергией имплантируемых ионов. При использовании параметров, задание которых в командных файлах выглядит как @имя_параметра@, GENESISe во время препроцессирования проекта создает необходимое количество командных файлов, в которых вместо параметра подставлено соответствующее значение, и программный модуль будет запускаться столько раз, сколько значений у параметра, т.е. с каждым получившимся после препроцессирования командным файлом. Это и есть ветвление проекта (рис. 8). Внешне запуск расчета каждого командного файла выглядит как запуск узла проекта с нужным значением параметра.

Рис. 8. Порядок выполнения узлов проекта. Показано ветвление проекта

по параметрам BOR_IMPL_ENRGY и N_DOSE.

Изменить значение параметра какого-либо конкретного узла можно, сделав двойной щелчок левой кнопкой мыши на данном узле. В результате появится окно статуса (рис. 9), в котором можно изменить значение параметра, в т.ч. и задать текстовое значение, что не удается сделать другим способом.

Запуск расчета узлов осуществляется в следующей последовательности: выделить левой кнопкой мыши нужный узел или несколько узлов, используя клавиши Control или Shift клавиатуры, щелкнуть мышью на кнопке Run строки кнопок управления либо щелкнуть правой кнопкой на выделенных узлах и выбрать в меню Run. В появившемся диалоговом окне (рис. 10) отображаются номера узлов, которые будут запущены.

По умолчанию расчет будет вестись на данном локальном компьютере (Queue: local: default), хотя при наличии кластера расчет можно провести на нем, что значительно быстрее. Если ни один из узлов не выделен, то будет запущен расчет всего проекта, порядок расчета узлов которого показан на рисунке 8. По умолчанию будут рассчитываться узлы, которые не были рассчитаны (remaining), хотя можно пересчитать весь проект целиком (all). Для прерывания расчета используется кнопка Abort. Статус узла - рассчитан, прерван, ошибка, не рассчитан и т.д. - обозначается цветом.

Рис. 9. Окно статуса узла.

Рис. 10. Диалоговое окно запуска расчета узлов проекта.

Порядковые номера узлов можно просмотреть, нажав Сtrl+2. Вернуться назад можно, нажав Сtrl+1.

Если щелкнуть правой кнопкой по какому-либо узлу, появится контекстное меню, наиболее часто используемые пункты которого: run (запустить расчет), abort (прервать выполнение), view output (просмотреть сообщения программы о ходе расчета), visualize. В подменю visualize можно выбрать: *.dat files (TECPLOT) – визуальное представление результатов расчетов в программе TECPLOT; *.plt files (INSPECT) – просмотр данных в виде графиков в программе INSPECT (рис. 11). Остальные пункты меню используются редко.

Переменные GENESISe используются обычно из других программ, поэтому явно создавать их и задавать значения зачастую нет необходимости.

В командных файлах программ можно использовать управляющие конструкции для препроцессора GENESISe. Интерпретатор соответствующего программного модуля воспринимает их как комментарии и игнорирует. Например, для обозначения параметра GENESISe используется конструкция @имя_параметра@. Ключевые слова управляющих конструкций начинаются со знака #. Основные ключевые слова имеют следующую структуру:

#split имя_параметра – ветвление по данному параметру, при этом командные файлы для каждого значения параметра не рассчитываются целиком: та часть командного файла, которая расположена до команды #split, рассчитывается один раз, а последующая часть рассчитывается для каждого параметра отдельно, используя уже рассчитанную общую часть в качестве входных данных;

#if < условие> … команды … #else … команды … #endif.

За более подробной информацией следует обратиться к руководству пользователя системы ISE TCAD [4].

Рис. 11. Меню visualize для выделенного узла.

Пример командного файла DIOS

Ниже приведен пример командного файла DIOS для моделирования планарной технологии создания n-MOS транзистора (рис. 15):

а) выращивание тонкого подзатворного окисла в сухом кислороде;

б) осаждение поликремния;

в) формирование затворной маски с помощью фотолитографии;

г) анизотропное травление поликремния с последующим удалением фоторезиста;

д) ионное легирование примесью n-типа для создания истоковой, стоковой области и легирования поликремния;

е) диффузионная разгонка имплантированной примеси;

ж) нанесение защитных слоев SiO₂, Si₃N₄ и др.;

з) формирование с помощью фотолитографии маски для контактных окон;

и) вскрытие контактных окон и удаление фоторезиста;

к) формирование контактов.

Рис. 15. Структура простейшего нормально закрытого n-MOS транзистора.

Title('n-MOS')

! ---------------------------------------------------------

! ---Моделируется правая половина симметричной структуры---

! Определение исходной подложки заданием прямоугольной! области:

grid(x=(0.0, 4.0) y=(-10.0, 0.0), nx=10)

! Задание свойств кремниевой подложки:

substrate (orientation=100, element=B, conc=1e15, ysubs=0.0)

! ---------------------------------------------------------

! Запуск графического окна с установкой частоты! перерисовки:

Replace(Control(ngra=1))

graph(triangle=off, plot)

! Задание глобальных моделей имплантации и диффузии:

implantation: (function=p4, lateralfunction=pe)

diffusion: (moddiff=equilibrium, Si: (B: (ModClust=Equilibrium)), Si: (P: (ModClust=Equilibrium)))

! ***** Начало моделирования технологических процессов **

! Имплантация бора:

implant(element=B, dose=3e12, energy=20keV, tilt=0)

comment('Gate oxidation')

! Выращивание подзатворного окисла с одновременной! разгонкой бора:

diffusion(time=10, temperature=1100, atmosphere=O2)

comment('Polysilicon gate deposition')

! Осаждение поликремния:

deposit(material=po, thickness=1000nm)

comment('Poly gate pattern')

! Создание маски с помощью фотолитографии для травления! поликремния:

mask(material=resist, thickness=1000nm, xleft=0, xright=0.7)

comment('Poly gate etch')

! Травление незакрытого маской поликремния:

etching(material=po, stop=oxgas, rate(anisotropic=100))

! Удаление фоторезиста:

etching(material=resist)

comment('Poly oxidation')

! Окисление поликремния:

diffusion(time=15, temperature=1100, atmosphere=O2)

comment('Phosphorus implantation for source and drain regions')

! Фотолитографическое создание маски для имплантации! фосфора при создании истокой области:

mask(material=resist, thickness=1000nm, xleft=0.0, xright=1.2)

! Имплантация фосфора:

implant(element=P, dose=1000/1.6e-13, energy=50keV, tilt=0)

! Удаление фоторезиста:

etching(material=resist)

comment('Diffuse of phosphorus')

! Диффузионная разгонка фосфора в окислительной атмосфере:

diffusion(time=2, temperature=1100, atmosphere=O2)

comment('N+ implantation and activation of phosphorus')

graphic(plot)

! Легирование поликремния и подгонка границы истоковой! области, то есть самосовмещение затвора и истока:

implant(element=P, dose=500/1.6e-13, energy=50keV, tilt=0)

! Диффузия фосфора:

diffusion(time=3, temperature=1000, atmosphere=O2)

comment('Nitride spacer')

! Осаждение защитного слоя из нитрида кремния:

deposit(material=si3n4, thickness=700nm)

! Анизотропное травление нитрида для формирования! нитридного спейсера:

etching(material=si3n4, stop=oxgas, rate(anisotropic=100), over=10)

comment('Contact windows')

! Формирование маски для вскрытия контактных окон:

mask(material=resist, thickness=1000nm, xleft=0.65, xright=2.35)

! Вскрытие контактных окон путем травления оксида кремния:

etching(material=ox, remove=200nm, rate(anisotropic=100))

etching(material=resist)

comment('Deposit Al')

! Напыление алюминия:

deposit(material=al, thickness=1000nm)

comment('Contacts')

! Создание маски для получения контактов:

mask(material=resist, thickness=1000nm, xleft=0.0, xright=0.85)

mask(material=resist, thickness=1000nm, xleft=2.2, xright=4.0)

! Травление алюминия:

etch(material=al, remove=1600nm, rate(anisotropic=100, isotropic=10))

etch(material=resist)

comment('Full device structure')

! Отражение относительно вертикальной оси симметрии для! получения полной структуры:

Reflect(Reflect=0.0)

! ***Завершение моделирования технологических процессов***

Comment('Saving final structure')

! Сохранение одномерных сечений:

1d(file=x_channel, spe(netactive), ysect(-0.05), fac=-1)

1d(file=y_channel, spe(netactive), xsect(0.0), fac=-1)

1d(file=source, spe(netactive), xsect(2.0), fac=-1)

! Сохранение готовой структуры в разных форматах:

save(file='n@node@_final')

Save(File='n@node@', Type=mdraw, spe(netactive, total, btotal, bactive, ptotal, pactive),

Contacts(

contact1(name='gate', 0.0, 1.5)

contact2(name='source', -3.0, 0.5)

contact3(name='drain', 3.0, 0.5)

contact4(name='substrate', location=bottom)

)

end

Полученная в результате моделирования структура показана на рисунке 16.

Рис. 16. Структура рассчитанного в DIOS n-MOS транзистора.

MDRAW и MESH

Командный файл программ MDRAW и MESH, используемый для оптимизации расчетной сетки двумерной структуры, имеет следующую структуру:

Title " Заголовок"

#Описание областей, в которых будет оптимизироваться сетка

#с заданием основных характеристик сетки:

Definitions {

Refinement " Default Region" #сетка для всей структуры (по #умолчанию)

{

MaxElementSize = (Xmax1 Ymax1) #максимальный размер #ячейки

MinElementSize = (Xmin1 Ymin1) #минимальный размер #ячейки

RefineFunction = MaxTransDiff(Variable = " DopingConcentration", Value = 1.0)#функция оптимизации (в данном #случае под профиль распределения #концентрации примесей)

}

Refinement " Region 1" #область с другим размером #ячейки сетки

{

MaxElementSize = (Xmax2 Ymax2)

MinElementSize = (Xmin2 Ymin2)

RefineFunction = MaxTransDiff(Variable = " DopingConcentration", Value = 1.0)

}

#. аналогичное описание остальных областей

#Определение файлов структуры, для которой будет #оптимизироваться сетка:

SubMesh " Structure"

{

Geofile = " @grid@" #файл сетки DIOS

Datafile = " @doping@" #файл распределения примесей #DIOS

}

#Задание геометрического расположения объявленных ранее #областей:

Placements {

Refinement " Default Region" #вся структура

{

Reference = " Default Region"

}

Refinement " Region 1" #область с другим размером ячеек

{

Reference = " Region 1"

RefineWindow = rectangle [(Xleft Ytop), (Xright Ybottom)] #определение прямоугольной области путем задания

#координат верхнего левого и нижнего правого углов

}

#. описание расположения остальных областей

#Структура, относительно которой задано расположение #областей:

Submesh " Structure"

{

Reference = " Structure"

}

Такой командный файл подходит для оптимизации расчетной сетки большинства двумерных структур. Необходимо только устанавливать минимальные и максимальные размеры ячеек, добавлять необходимое количество областей с шагом, отличным от заданного по умолчанию для всей структуры, а также задавать геометрическое положение этих областей. У каждой области должно быть свое уникальное имя. При определении координат прямоугольной области необходимо учитывать, что в MDRAW и MESH используется система координат с осью Y, направленной вниз, а не вверх, как в DIOS. Такая же система координат принята в программе TECPLOT, поэтому координаты удобно задавать, используя изображение структуры в TECPLOT.

Результат выполнения командного файла можно просмотреть как описано выше: контекстное меню Visualize –> *.dat files (TECPLOT).

Структура с уже оптимизированной сеткой помещается в 2 файла: *_mdr.grd и *_mdr.dat – для MDRAW, *_msh.grd и *_msh.dat – для MESH.

Пример командного файла MDRAW

Ниже приведен пример командного файла для оптимизации расчетной сетки n-MOS транзистора.

Title " n-MOS"

Definitions {

#Определение областей с изменяемой сеткой:

#Вся структура по умолчанию:

Refinement " Default Region"

{

MaxElementSize = (2.0 2.0)

MinElementSize = (0.5 0.5)

RefineFunction = MaxTransDiff(Variable = " DopingConcentration", Value = 3.0)

}

#Активная область:

Refinement " Active region"

{

MaxElementSize = (0.5 0.5)

MinElementSize = (0.05 0.05)

RefineFunction = MaxTransDiff(Variable = " DopingConcentration", Value = 1.0)

}

#Подзатворная область:

Refinement " Under gate"

{

MaxElementSize = (0.05 0.05)

MinElementSize = (0.01 0.01)

RefineFunction = MaxTransDiff(Variable = " DopingConcentration", Value = 1.0)

}

#Канальная область:

Refinement " Channel"

{

MaxElementSize = (0.01 0.01)

MinElementSize = (0.005 0.005)

RefineFunction = MaxTransDiff(Variable = " DopingConcentration", Value = 1.0)

}

#Обрабатываемая структура:

SubMesh " SubMesh_0"

{

Geofile = " @grid@"

Datafile = " @doping@"

}

Placements {

# Задание геометрического положения областей:

Refinement " Default Region"

{

Reference = " Default Region"

}

Refinement " Active region"

{

Reference = " Active region"

RefineWindow = rectangle [( -4.0 0.0 ), ( 4.0 3.0 )]

}

Refinement " Under gate"

{

Reference = " Under gate"

RefineWindow = rectangle [( -1.0 0.0 ), ( 1.0 1.0 )]

}

Refinement " Channel"

{

Reference = " Channel"

RefineWindow = rectangle [( -0.56 0.02 ), ( 0.56 0.04 )]

}

Submesh " SubMesh_0"

{

Reference = " SubMesh_0"

}}

На рисунке 20 показана расчетная сетка структуры n-MOS транзистора до оптимизации, на рисунке 21 – после оптимизации.

Рис. 20. Расчетная сетка структуры n-MOS транзистора

до обработки в MDRAW.

Рис. 21. Структура n-MOS транзистора с оптимизированной

расчетной сеткой.

Структура командного файла

Командный файл состоит из набора секций, порядок расположения которых обычно не имеет значения. DESSIS не чувствителен к регистру. Строки, начинающиеся со знаков # и *, считаются комментариями. Простейший командный файл имеет следующую структуру:

*Определение файлов моделируемой структуры и выходных *файлов:

File {

grid = " @grid@"

doping = " @doping@"

plot = " @dat@"

current = " @plot@"

output = " @log@"

}

*Задание электрических контактов и начальных условий для *них:

Electrode {

{name = " electrode1" voltage = V1}

{name = " electrode2" current = I1}

}

*Задание термических контактов и начальных условий для *них:

Termode {

{name = “termode1” temperature = T1}

}

*Задание моделей физических процессов, используемых в *расчете:

Physics {

}

*Определение математических методов решения уравнений:

Math {

}

*Описание параметров и характеристик, которые будут *рассчитываться:

Plot {

}

*Составление и решение необходимых систем уравнений:

Solve {

*Получение начального решения из начальных условий:

Coupled { Poisson Electron Hole }

*Решение системы уравнений при переменных параметрах

*на электродах или термодах (или при других условиях):

QuasiStationary (

InitialStep = Step0

MaxStep = MaxStep

MinStep = MinStep

Goal { name = " Наименование_контакта" parameter = Результирующее_значение })

{

Coupled {Hole Electron Poisson}

}

Пример командного файла DESSIS

Ниже приведен пример командного файла DESSIS для расчета передаточной характеристики n-MOS транзистора.

File {

grid = " @grid@"

doping = " @doping@"

plot = " @dat@"

current = " @plot@"

output = " @log@"

}

Electrode {

{name = " source" voltage = 0.0}

{name = " gate" voltage = -1.0 material = " PolySi" (N)}

{name = " substrate" voltage = 0.0}

{name = " drain" voltage = 10.0}

}

Physics {

AreaFactor = 1e3

EffectiveIntrinsicDensity(Slotboom)

Mobility(

DopingDependence

HighFieldSaturation(GradQuasiFermi)

NormalElectricField

)

Recombination(

SRH(DopingDependence )

Band2Band

)

Temperature = 300

}

Physics(MaterialInterface=" Oxide/Silicon" ) {charge(surfconc=1e11)}

Math {

Extrapolate

Iterations = 7

RelerrControl

Derivatives

NewDiscretization

}

Plot {

AcceptorConcentration DonorConcentration DopingConcentration TotalConcentration

BoronActiveConcentration BoronConcentration BoronMinusConcentration

PhosphorusActiveConcentration PhosphorusConcentration PhosphorusPlusConcentration

eDensity hDensity eMobility hMobility

BuiltinPotential ElectricField ElectrostaticPotential SpaceCharge

SRHRecombination Band2BandGeneration TotalRecombination

eCurrentDensity hCurrentDensity TotalCurrentDensity

BandGap BandgapNarrowing

eDriftVelocity

}

Solve {

* Получение начального решения:

Poisson

Coupled { Poisson Electron Hole }

* Решение системы уравнений в квазистационарных *условиях при увеличивающемся напряжении на затворе

QuasiStationary (

InitialStep = 0.001

MaxStep = 0.01

MinStep = 1e-7

Goal { name = " gate" voltage = 5 })

{

Coupled {Hole Electron Poisson}

}

Рассчитанная передаточная характеристика приведена на рисунке 22.

Рис. 22. Рассчитанная с помощью DESSIS

передаточная характеристика n-MOS транзистора.

Основы работы в среде

приборно-технологической САПР ISE TCAD

Учебно-методическое пособие

(специальность 010803 (014100) " Микроэлектроника

и полупроводниковые приборы" )

Воронеж

Утверждено научно-методическим советом физического факультета от 27 января 2006 года протокол №1.

Составители: Асессоров В.В.

Быкадорова Г.В.

Ткачев А.Ю.

Бормонтов А.Е.

Арушанов А.Г.

Содержание

1. Состав пакета САПР ISE TCAD и назначение компонентов……. 4

2. Программа-оболочка GENESISе………...………………………… 5

3. Программа DIOS для моделирования полупроводниковой

технологии ………………………………………………………….. 13

3.1. Назначение программы и параметры запуска………………… 13

3.2. Управление графическим окном DIOS……………………….. 14

3.3. Структура командного файла DIOS ………………………….. 16

3.4. Основные команды программы DIOS ……………………….. 17

3.5. Пример командного файла DIOS …………………………….. 25

4. Оптимизаторы MDRAW и MESH расчетной сетки ….………….. 28

4.1. Назначение и особенности программ ………………………… 28

4.2. Запуск и использование программ MDRAW и MESH ………. 29

4.3. Структура командного файла программ MDRAW и MESH … 32

4.4. Пример командного файла MDRAW …………………………. 34

5. Программа DESSIS для моделирования электрофизических

свойств полупроводниковых приборов ……………………………. 37

5.1. Назначение и особенности программы ……………………..…. 37

5.2. Структура командного файла ………………………………….. 37

5.3. Основные команды программы DESSIS ……………………… 39

5.4. Пример командного файла DESSIS …………………………… 47

6. Программа INSPECT для просмотра и обработки графиков ……… 49

7. Универсальная программа TECPLOT для просмотра результатов

моделирования …………………………………………………….… 55

Литература ………………………………………………………………. 62

Состав пакета САПР ISE TCAD

И назначение компонентов

В состав пакета входят следующие программы (рис. 1).

Рис. 1. Состав пакета ISE TCAD.

3. Программы приборного моделирования DESSIS, EMLAB и ISEXTRACT.

EMLAB позволяет моделировать электромагнитные явления, в частности, реализует микроволновой анализ.

5. Набор разнообразных утилит, в т.ч. и программа-оболочка GENESISe, управляющая всеми остальными программами.

Программа-оболочка GENESISe

12 3 4 5 6 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2017-05-05; Просмотров: 1341; Нарушение авторского права страницы