Silvaco工艺及器件仿真5.doc

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1、4.2使用ATLAS的NMOS器件仿真4.2.1ATLAS概述ATLAS是一个基于物理规律的二维器件仿真工具，用于模拟特定半导体结构的电学特性，并模拟器件工作时相关的内部物理机理。ATLAS可以单独使用，也可以在SILVACO’sVIRTUALWAFERFAB仿真平台中作为核心工具使用。通过预测工艺参数对电路特性的影响，器件仿真的结果可以与工艺仿真和SPICE模型提取相符。1ATLAS输入与输出大多数ATLAS仿真使用两种输入文件：一个包含ATLAS执行指令的文本文件和一个定义了待仿真结构的结构文件。ATLAS会产

2、生三种输出文件：运行输出文件(run-timeoutput)记录了仿真的实时运行过程，包括错误信息和警告信息；记录文件(logfiles)存储了所有通过器件分析得到的端电压和电流；结果文件(solutionfiles)存储了器件在某单一偏置点下有关变量解的二维或三维数据。2ATLAS命令的顺序在ATLAS中，每个输入文件必须包含按正确顺序排列的五组语句。这些组的顺序如图4.52所示。如果不按照此顺序，往往会出现错误信息并使程序终止，造成程序非正常运行。图4.52ATLAS命令组以及各组的主要语句3开始运行ATLAS

3、要在DECKBUILD下开始运行ATLAS，需要在UNIX系统命令提示出现时输入：deckbuild-as&命令行选项-as指示DECKBUILD将ATLAS作为默认仿真工具开始运行。在短暂延时之后，DECKBUILD将会出现，如图4.53所示。从DECKBUILD输出窗口可以看出，命令提示已经从ATHENA变为了ATLAS。图4.53ATLAS的DECKBUILD窗口4在ATLAS中定义结构在ATLAS中，一个器件结构可以用三种不同的方式进行定义：1.从文件中读入一个已经存在的结构。这个结构可能是由其他程序创建的

4、，比如ATHENA或DEVEDIT；2.输入结构可以通过DECKBUILD自动表面特性从ATHENA或DEVEDIT转化而来；3.一个结构可以使用ATLAS命令语言进行构建。第一和第二种方法比第三种方法方便，所以应尽量采用前两种方法。在本章中，我们将通过第二种方法，利用DECKBUILD的自动表面特性，将NMOS结构从ATHENA转化为ATLAS。4.2.2NMOS结构的ATLAS仿真在本章中，我们将以下几项内容为例进行介绍：1.Vds=0.1V时，简单Id-Vgs曲线的产生；2.器件参数如Vt，Beta和Thet

5、a的确定；3.Vgs分别为1.1V，2.2V和3.3V时，Id-Vds曲线的产生。这里将采用由ATHENA创建的NMOS结构来进行NMOS器件的电学特性仿真。4.2.3创建ATLAS输入文档为了启动ATLAS，输入语句：goatlas载入由ATHENA创建的“nmos.str”结构文件，步骤如下：a.在ATLASCommands菜单中，依次选择Structure和Mesh…项。ATLASMesh菜单将会弹出，如图4.54所示；图4.54ATLASMesh菜单a.在Type栏中，点击Readfromfile；，在Fi

6、lename栏中输入结构文件名“nmos.str”；b.点击WRITE键并将Mesh语句写入DECKBUILD文本窗口中，如图4.55所示。图4.55写入DECKBUILD文本窗口的Mesh语句4.2.4模型指定命令组因为在ATHENA中已经创建了NMOS结构，我们将跳过结构指定命令组而直接进入模型指定命令组。在这个命令组中，我们将分别用Model语句、Contact语句和Interface语句定义模型、接触特性和表面特性。1模型指定对于简单MOS仿真，用SRH和CVT参数定义推荐模型。其中SRH是指Shockle

7、y-Read-Hall复合模型，CVT是来自Lombardi的倒置层模型（参见ATLAS用户手册），它设定了一个全面的目标动态模型，包括浓度，温度，平行场和横向场的独立性。定义这两种NMOS结构模型的步骤如下：a.在ATLASCommands菜单中，依次选择Models和Models…项。Deckbuild：ATLASModel菜单将会出现，如图4.56所示；b.在Category栏中，选择Mobility模型；一组动态模型将会出现，选择CVT；为了运行时在运行输出区域中记录下模型的状态，在PrintModelSt

8、atus选项中点击Yes。必要时可以改变CVT模型默认参数值，方法为：依次点击DefineParameters和CVT选项。ATLASModel-CVT菜单将会出现；在参数修改完毕后点击Apply。也可以在其中添加复合模型，步骤为：a.在Category栏中选择Recombination选项。三种不同的复合模型将会出现，如图4.57所示，分别为Auger，S