定義器件結(jié)構(gòu)

從atlas定義器件結(jié)構(gòu)

1. 定義網(wǎng)格

mesh [space.mult=<value>]  # space.mult參數(shù)可選，用來(lái)定義網(wǎng)格間距的比例因子，即在spacing的基礎(chǔ)上倍乘， default 1
x.mesh location=<value> spacing=<value>  # 定義x方向的網(wǎng)格
...
y.mesh location=<value> spacing=<value>  # 定義y方向的網(wǎng)格
...

這里，通過(guò)定義每個(gè)坐標(biāo)值處的網(wǎng)格間距來(lái)定義整個(gè)器件的網(wǎng)格分布，在相鄰兩個(gè)定義了網(wǎng)格間距的坐標(biāo)值之間的區(qū)域，網(wǎng)格的間距漸變。例如：

go atlas

mesh space.mult=1
#####################################################################################
x.mesh location=0.0 spacing=0.05
x.mesh location=0.2 spacing=0.1
x.mesh location=0.5 spacing=0.05
#####################################################################################
y.mesh location=0.0 spacing=0.05
y.mesh location=1.0 spacing=0.05

region y.min=0.0 y.max=0.5 number=1 silicon
region y.min=0.5 y.max=1.0 number=2 silicon

electrode name=anode top
electrode name=cathode bottom

doping uniform conc=1e20 n.type region=1
doping uniform conc=1e18 p.type region=2

save outfile=diode.str
tonyplot diode.str
quit

這里在x坐標(biāo)為0和0.5的地方定義網(wǎng)格間距為0.05，在x坐標(biāo)為0.2的地方定義網(wǎng)格間距為0.1。那么x坐標(biāo)從0到0.2的區(qū)域內(nèi)，網(wǎng)格逐漸變寬，x坐標(biāo)從0.2到0.5的區(qū)域內(nèi)，網(wǎng)格逐漸變窄。如下圖所示：

[圖片上傳失敗...(image-d025ba-1513216975786)]

改變space.mult參數(shù)的值為0.5和2，網(wǎng)格間距分別變密集和稀疏。

[圖片上傳失敗...(image-5da59b-1513216975786)]

[圖片上傳失敗...(image-ae6528-1513216975786)]

2. 定義區(qū)域

區(qū)域劃分的依據(jù)是：相同的材料類型可以劃分成不同區(qū)域，不同的材料類型不能劃分到同一個(gè)區(qū)域里。

region number=<integer> <material_type> [<position parameters>]

每個(gè)區(qū)域都有自己的編號(hào)，這個(gè)編號(hào)必須從整數(shù)1開(kāi)始，然后依次遞增。材料類型從Silvaco內(nèi)建材料庫(kù)中選擇，也可以自己定制材料參數(shù)。位置參數(shù)包括：x.min, x.max, y.min, y.max。

應(yīng)當(dāng)使mesh范圍內(nèi)都有region的定義，如果存在沒(méi)有定義的地方將會(huì)發(fā)出警告。可以把沒(méi)有材料的地方定義為material=air。

3. 定義電極

electrode name=<EnglishName> [number=<integer>] [substrate] <position> <region>

位置參數(shù)：

• x.min, x.max, y.min, y.max組成的矩形
• 可以按照剖面的特定位置，例如top, bottom, left, right, substrate
• 指定一點(diǎn)和電極在x方向的長(zhǎng)度

電極的接觸類型默認(rèn)為歐姆接觸。

舉例：

• 指定發(fā)射極范圍x from 1.75 to 2.0, y from -0.05 to 0.05

  electrode name=emitter x.min=1.75 x.max=2.0 y.min=-0.05 y.max=0.05
  

• 定義mosfet中源極從器件左邊緣開(kāi)始向右，長(zhǎng)度為0.25

  electrode name=source y.min=0 left length=0.25
  

• 定義mosfet中漏極從器件右邊緣開(kāi)始向左，長(zhǎng)度為0.25

  electrode name=drain y.min=0 right length=0.25
  

• 定義表面和底部電極

  electrode name=anode top
  electrode name=cathode bottom
  

4. 定義摻雜

4.1 直接在命令中定義器件摻雜

doping <distribution_type> <dopant_type> <position_parameters>

• distribution_type：

  • uniform：均勻分布

    • concentration：濃度

    doping uniform concentration=1e16 n.type region=1
    

    在區(qū)域標(biāo)號(hào)為1的區(qū)域定義n型均勻摻雜，濃度為1e16 cm^-3

  • gaussian：高斯分布

    $$g(x)=1/(\sqrt {x\pi} \sigma) e^{-(x-\mu)2/(2\sigma^2)}$$

    • concentration：峰值濃度，peak concentration
    • peak：峰值位置的y坐標(biāo)
    • characteristic：與標(biāo)準(zhǔn)差相關(guān)，standard deviation = (characteristic/sqrt(2)) um
    • ratio.lateral：與指定區(qū)域外橫向分布的標(biāo)準(zhǔn)差有關(guān)，默認(rèn)為characteristic值的70%。
    • x.left=<number> x.right=<number>：參考線，峰值濃度將沿著這條線分布，在垂直于這條線的方向上，濃度按上一個(gè)參數(shù)定義的標(biāo)準(zhǔn)差呈現(xiàn)高斯分布。在平行于這條線的方向，濃度將按ratio.lateral進(jìn)行分布。
    • junction：結(jié)深。舉個(gè)例子：假如已經(jīng)定義了一塊p型區(qū)域，現(xiàn)在要在這塊p型區(qū)域上進(jìn)行n型摻雜，摻雜分布為高斯分布。這時(shí)候可以指定結(jié)深，而不用characteristic參數(shù)指定標(biāo)準(zhǔn)差了。

    doping gaussian concentration=1e18 peak=0.1 characteristic=0.05 x.left=0.0 \
            x.right=1.0 p.type region=1
    

    在區(qū)域標(biāo)號(hào)為1的區(qū)域定義p型摻雜，雜質(zhì)分布為高斯分布，參考線為y=0.1, x from 0.0 to 1.0的一段線段，在0.0<x<1.0的區(qū)域部分，同一水平線上雜質(zhì)濃度相等，不同水平線上雜質(zhì)濃度為高斯分布，雜質(zhì)分布的標(biāo)準(zhǔn)差為(0.05/sqrt(2))，在x<0 or x>1.0的區(qū)域，雜質(zhì)的橫向分布標(biāo)準(zhǔn)差為70% of standard deviation。

  • erfc：誤差函數(shù)分布

    $$erfc(z)=2/\sqrt{\pi}\int^{+}_{z}e{-y^2}dy$$

    • concentration：
    • peak：
    • ratio.lateral：
    • erfc.lateral?：？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
    • junction：
    • x.min=<number> x.max=<number>：
    • 以上參數(shù)可以參考高斯分布參數(shù)的含義

• dopant_type

  • n.type
  • p.type

• position_parameters

  • x.min, x.max, y.min, y.max組成的矩形
  • region指定標(biāo)號(hào)，例如：region=1標(biāo)號(hào)為1的區(qū)域

4.2 通過(guò)文件定義器件摻雜

doping x.min=0.0 x.max=1.0 y.min=0.0 y.max=1.0 n.type ascii infile=concdata

這句命令指定摻雜分布從一個(gè)名為concdata的ascii文件中獲得，這個(gè)文件內(nèi)部信息由兩列數(shù)字表示，左邊表示深度（um），右邊表示摻雜濃度（cm^-3）。