从Atlas定义器件结构

定义器件结构

从atlas定义器件结构

1. 定义网格

mesh [space.mult=<value>]  # space.mult参数可选，用来定义网格间距的比例因子，即在spacing的基础上倍乘， default 1
x.mesh location=<value> spacing=<value>  # 定义x方向的网格
...
y.mesh location=<value> spacing=<value>  # 定义y方向的网格
...

这里，通过定义每个坐标值处的网格间距来定义整个器件的网格分布，在相邻两个定义了网格间距的坐标值之间的区域，网格的间距渐变。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

这里在x坐标为0和0.5的地方定义网格间距为0.05，在x坐标为0.2的地方定义网格间距为0.1。那么x坐标从0到0.2的区域内，网格逐渐变宽，x坐标从0.2到0.5的区域内，网格逐渐变窄。如下图所示：

[图片上传失败...(image-d025ba-1513216975786)]

改变space.mult参数的值为0.5和2，网格间距分别变密集和稀疏。

[图片上传失败...(image-5da59b-1513216975786)]

[图片上传失败...(image-ae6528-1513216975786)]

2. 定义区域

区域划分的依据是：相同的材料类型可以划分成不同区域，不同的材料类型不能划分到同一个区域里。

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

每个区域都有自己的编号，这个编号必须从整数1开始，然后依次递增。材料类型从Silvaco内建材料库中选择，也可以自己定制材料参数。位置参数包括：x.min, x.max, y.min, y.max。

应当使mesh范围内都有region的定义，如果存在没有定义的地方将会发出警告。可以把没有材料的地方定义为material=air。

3. 定义电极

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

位置参数：

• x.min, x.max, y.min, y.max组成的矩形
• 可以按照剖面的特定位置，例如top, bottom, left, right, substrate
• 指定一点和电极在x方向的长度

电极的接触类型默认为欧姆接触。

举例：

• 指定发射极范围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
  

• 定义mosfet中源极从器件左边缘开始向右，长度为0.25

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

• 定义mosfet中漏极从器件右边缘开始向左，长度为0.25

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

• 定义表面和底部电极

  electrode name=anode top
  electrode name=cathode bottom
  

4. 定义掺杂

4.1 直接在命令中定义器件掺杂

doping <distribution_type> <dopant_type> <position_parameters>

• distribution_type：

  • uniform：均匀分布

    • concentration：浓度

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

    在区域标号为1的区域定义n型均匀掺杂，浓度为1e16 cm^-3

  • gaussian：高斯分布

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

    • concentration：峰值浓度，peak concentration
    • peak：峰值位置的y坐标
    • characteristic：与标准差相关，standard deviation = (characteristic/sqrt(2)) um
    • ratio.lateral：与指定区域外横向分布的标准差有关，默认为characteristic值的70%。
    • x.left=<number> x.right=<number>：参考线，峰值浓度将沿着这条线分布，在垂直于这条线的方向上，浓度按上一个参数定义的标准差呈现高斯分布。在平行于这条线的方向，浓度将按ratio.lateral进行分布。
    • junction：结深。举个例子：假如已经定义了一块p型区域，现在要在这块p型区域上进行n型掺杂，掺杂分布为高斯分布。这时候可以指定结深，而不用characteristic参数指定标准差了。

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

    在区域标号为1的区域定义p型掺杂，杂质分布为高斯分布，参考线为y=0.1, x from 0.0 to 1.0的一段线段，在0.0<x<1.0的区域部分，同一水平线上杂质浓度相等，不同水平线上杂质浓度为高斯分布，杂质分布的标准差为(0.05/sqrt(2))，在x<0 or x>1.0的区域，杂质的横向分布标准差为70% of standard deviation。

  • erfc：误差函数分布

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

    • concentration：
    • peak：
    • ratio.lateral：
    • erfc.lateral?：？？？？？？？？？？？？？？？？？？？
    • junction：
    • x.min=<number> x.max=<number>：
    • 以上参数可以参考高斯分布参数的含义

• dopant_type

  • n.type
  • p.type

• position_parameters

  • x.min, x.max, y.min, y.max组成的矩形
  • region指定标号，例如：region=1标号为1的区域

4.2 通过文件定义器件掺杂

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

这句命令指定掺杂分布从一个名为concdata的ascii文件中获得，这个文件内部信息由两列数字表示，左边表示深度（um），右边表示掺杂浓度（cm^-3）。