12 Silvaco TCAD器件仿真器件特性获取方式及结果分析.ppt

Page 2主要内容第一部分电极接触特性第二部分器件特性的获取方式第三部分结果分析第四部分总结Page 31 电极接触特性第一部分电极接触特性第二部分器件特性的获取方式第三部分结果分析第四部分总结1.1 电极接触的定义 电极的接触状态由contact定义，参数有功函数参数，边界情形，寄生参数，电极连接参数，浮栅电容参数等 接触的类型有：功函数和肖特基接触设置电流边界外接电阻、电容和电导浮动接触电极短接电极开路Page 41.2 电极接触定义的例子Page 5contact name=gate workfunction=4.8contact name=gate n.polysiliconcontact name=anode workfunction=4.9 barrier alpha=1e-7肖特基接触由接触材料定义肖特基接触定义肖特基接触势垒的高度定义接触为电流边界contact name=drain current 1.2 电解接触定义的例子（续）Page 6接触时外电阻和电容定义contact name=source resistance=50.0 capacitance=20e-12 inductance=1e-6contact name=source con.resistance=0.01接触的分布电阻contact name=base common=collector电极间短接contact name=gate1 common=gate2 factor=0.1gate1的电压始终等于gate2电极的电压加上0.1V开路接触的三种方法：1、删掉电极；2、定义很大的外电阻；3、设置成电流边界，电流=0Page 72 器件特性的获取方式第一部分第二部分电极接触特性第三部分结果分析器件特性的获取方式第四部分总结2.1 器件特性获取的思路 实际情况下器件的特性都要通过仪器进行测试得到 测试结果通常是端电流/电压特性，可改变电信号（直流、交流、瞬态以及特征波形）、环境温度、光照、压力或磁场等得到端电流/电压随这些量的变化 仿真也以这种思路 本课程不关注S参数、霍尔效应、光电特性、单粒子翻转、噪声特性的仿真Page 8 直流特性包括：IV特性、转移特性、Gummel Plot、输出特性、击穿特性2.2 直流特性Page 9solve initsolve vbase=0.1solve vanode=0.05 vstep=0.05 vfinal=1 name=anode 所有电极零偏求解基极电压0.1V扫描阳极电压（0.05V1V）2.2 直流特性（续）Page 10solve initsolve vbase=0.05 vstep=0.05 vfinal=0.8 name=basecontact name=base current#solve ibase=1.e-6 save outf=bjt_ib_1.str master load inf=bjt_ib_1.str master log outf=bjt_ib_1.log solve vcollector=0.0 vstep=0.25 vfinal=5.0 name=collector 交流仿真可以得到器件的CV特性，交流增益和S参数2.3 交流小信号特性Page 11solve vgate=-5 vstep=0.1 vfinal=5.0 name=gate ac freq=1e6solve vbase=0.7 ac freq=1e9 fstep=1e9 nfstep=10 solve vbase=0.7 ac freq=1e6 fstep=2 mult.f nfstep=10 MOS的CV（频率不变，变直流偏置）频率从1GHz增加到11GHz，以1GHz为步长从1MHz开始，频率翻倍，10次后为2101MHz=1.024GHz2.4 瞬态特性 瞬态仿真用于时间相关的测试或响应Page 12在ramptime时间内栅压加到1.0V，然后保持直到tstopsolve vgate=1.0 ramptime=1e-9 tstep=0.1e-9 tstop=1e-8瞬态参数示意图光电探测器的瞬态响应2.5 Curvetrace Curvetrace可以设置复杂的扫描方式，自动得到I-V特性 Curvetrace和solve联合使用可用于击穿电压仿真、CMOS闩锁仿真和二次击穿仿真Page 13go atlasinit infile=IGBT.strcurvetrace contr.name=collector step.init=0.05 nextst.ratio=1.1 mincur=1e-13 end.val=1e-3 curr.cont solve initsolve vgate=0.1 vstep=0.1 vfinal=10 name=gate log outfile=breakdown.log solve curvetrace tonyplot breakdown.log IGBT闩锁效应仿真闩锁热击穿2.6 热学特性 热特性仿真时模型必须指定lat.temp，且至少要定义一个热接触，热接触状态由thermcontact描述Page 14thermcontact num= ext.temper= alpha=go atlas init infile=SOI_pre.str models arora consrh auger bgn fldmob lat.temp impact selb thermcontact number=1 y.min=0.6 ext.temper=300 solve vgate=0.5 solve vdrain=0.1 vstep=0.1 vfinal=5 name=drain save outfile=SOI.str 晶格自加热仿真时SOI的热分布，Vgate=10.V，Vdrain=3.0V2.7 计算方法Page 15报错 信息：“trap times more than 4 times”需要注意的几个地方： itlimit是迭代的次数上限； maxtrap设置步长折回的次数； 电流边界情形不能用gummelmethod gummel newton trap itlimit=20 maxtrap=6 2.8 三维器件仿真 三维器件仿真流程和语法可参照二维仿真 位置坐标是三维数据 物理模型少数会有差别Page 16Page 173 结果分析第一部分第二部分器件特性的获取方式第三部分结果分析电极接触特性第四部分总结3 结果分析 结果的类型实时输出（output.txt）结构文件（*.str）日志文件（*.log） 结果分析Tonyplot显示导出数据Page 18 1、Cutline 2、FileExport 3、Format选择Tonyplot User Data 4、路径，文件名，OK!3.1 结构文件导出数据Page 19 1、FileExport 2、Format选择Comma Separated Values 3、路径，文件名，OK!3.2 日志文件导出数据Page 204 总结 本课程的内容： 电极接触特性 器件特性的获取方式 器件特性的获取思路、直流特性、交流小信号特性、瞬态特性、curvetrace、热学特性、计算方法、三维器件仿真 结果分析 下一课主要内容 电路仿真模块 电路仿真流程Page 21Page 22谢谢！欢迎提问。