Lab3_MvST
.pdf
Зададим параметры транзистора в соответствии с заданием, а также дополнительные параметры для расчета (максимальные значения потенциалов стока
Vd=0.1В и затвора Vg=3В), как показано на рисунке 1.11.
Рисунок 1.11 – Вид проекта после задания всех параметров
Для модуля MESH необходимо подключить файлы с описанием геометрии, сетки и примесей в структуре МОП-транзистора.
Пример параметризированного файла описания геометрии МОП-транзистора
(mesh_msh.bnd) показан далее:
Silicon "siSubs" |
{Rectangle [(-@<1.5*L>@,0) |
(@<1.5*L>@, @<4*L>@)]} |
Oxide "oxide" |
{Rectangle [(-@<0.5*L>@,0) |
(@<0.5*L>@,-@<Dox*1e-3>@)]} |
PolySilicon "pGate" {Rectangle [(-@<0.5*L>@,-@<Dox*1e-3>@)(@<0.5*L>@,-@<Dox*1e-3+0.5>@)]}
Contact "source" |
{Line [(-@<1.5*L>@,0)(-@L@,0)]} |
|
Contact "drain" |
{Line |
[( @<1.5*L>@,0)( @L@,0)]} |
Contact "gate" |
{Line [(-@<0.5*L>@,-@<Dox*1e-3+0.5>@)(@<0.5*L>@,-@<Dox*1e-3+0.5>@)]} |
|
Contact "subs" |
{Line |
[(-@<1.5*L>@,@<4*L>@)(@<1.5*L>@,@<4*L>@)]} |
В данном файле, размеры структуры "привязаны" к длине канала L и толщине подзатворного оксида Dox, которая автоматически преобразуется из нано- в микрометры.
Пример параметризированного файла описания сеток и примесей (mesh_msh.cmd)
показан далее:
Title "RSM MOSFET" |
Начало раздела |
Definitions { |
определения |
|
параметров профилей и |
|
сеток |
# Refinement regions |
Описание размеров |
Refinement "Default Region" |
ячеек сетки на крупной |
{ |
всей структуре. |
MaxElementSize = (@<L*0.3>@ @<L*0.3>@) |
Размеры ячеек |
MinElementSize = (@<L*0.001>@ @<L*0.001>@ ) |
"привязаны" к длине |
RefineFunction = MaxTransDiff(Variable = "DopingConcentration", |
канала |
Value = 1) |
|
} |
|
|
|
Refinement "topRef" |
Описание размеров |
{ |
ячеек мелкой сетки |
MaxElementSize = (@<L*0.1>@ @<L*0.1>@) |
вблизи канала МОП- |
MinElementSize = (@<L*0.01>@ @<L*0.01>@) |
транзистора. Размеры |
RefineFunction = MaxTransDiff(Variable = "DopingConcentration", |
ячеек "привязаны" к |
Value = 1) |
длине канала |
} |
|
|
|
# Profiles |
Описание параметров |
AnalyticalProfile "source" |
n+-истока: Фосфор; |
{ |
Nмакс=1020 см-3; |
Species = "PhosphorusActiveConcentration" |
Nмин=1015 см-3; глубина |
Function = Gauss(PeakPos = 0, PeakVal = 1e+020, ValueAtDepth = 1e+015, |
– параметр. |
Depth = @Xj@) |
Коэффициент бокового |
LateralFunction = Gauss(Factor = 0.8) |
ухода истока =0.8 от |
} |
глубины |
|
|
AnalyticalProfile "sLDD" |
Описание параметров |
{ |
n-LDD: Фосфор; Nмакс- |
Species = "PhosphorusActiveConcentration" |
параметр; Nмин=1015 см- |
Function = Gauss(PeakPos = 0, PeakVal = @Nldd@, ValueAtDepth = |
3; глубина – параметр. |
1e+015, |
Коэффициент бокового |
Depth = @<Xj*0.5>@) |
ухода=0.8 от глубины |
LateralFunction = Gauss(Factor = 0.8) |
|
} |
|
|
|
AnalyticalProfile "drain" |
Описание параметров |
{ |
n+-стока: Фосфор; |
Species = "PhosphorusActiveConcentration" |
Nмакс=1020 см-3; |
Function = Gauss(PeakPos = 0, PeakVal = 1e+020, ValueAtDepth = 1e+015, |
Nмин=1015 см-3; глубина |
Depth = @Xj@) |
– параметр. |
LateralFunction = Gauss(Factor = 0.8) |
Коэффициент бокового |
} |
ухода истока =0.8 от |
|
глубины |
AnalyticalProfile "dLDD" |
Описание параметров |
{ |
второй n-LDD-области: |
Species = "PhosphorusActiveConcentration" |
Фосфор; Nмакс- |
Function = Gauss(PeakPos = 0, PeakVal = @Nldd@, ValueAtDepth = |
параметр; Nмин=1015 см- |
1e+015, |
3; глубина – параметр. |
Depth = @<Xj*0.5>@) |
Коэффициент бокового |
LateralFunction = Gauss(Factor = 0.8) |
ухода=0.8 от глубины |
} |
|
|
|
AnalyticalProfile "podleg" |
Описание параметров |
{ |
p-подлегирования |
Species = "BoronActiveConcentration" |
канала: Бор; Nмакс - |
Function = Gauss(PeakPos = 0, PeakVal = @Nkanal@, |
параметр; Nмин=1015 см- |
ValueAtDepth = 1e+015, Depth = @<Xj*1.5>@) |
3; глубина – параметр. |
LateralFunction = Gauss(Factor = 0) |
Коэффициент бокового |
} |
ухода =0 |
|
|
Constant "subs" |
Описание постоянного |
{ |
распределения в p- |
Species = "BoronActiveConcentration" |
подложке, N=1015 см-3 |
Value = 1e+015 |
|
} |
|
|
|
Constant "gate" |
Описание постоянного |
{ |
распределения в n+- |
Species = "PhosphorusActiveConcentration" |
Si*-затворе, N=1020 см-3 |
Value = 1e+020 |
|
} |
|
|
|
} |
Конец блока описаний |
|
|
Placements { |
Начало блока |
|
размещений профилей |
|
и сеток |
# Refinement regions |
Размещение крупной |
Refinement "Default Region" |
сетки на всей структуре |
{ |
|
Reference = "Default Region" |
|
# Default region |
|
} |
|
|
|
Refinement "topRef" |
Размещение мелкой |
{ |
сетки в |
Reference = "topRef" |
прямоугольнике с |
RefineWindow = rectangle [( -@<L*1.5>@ -@<L*0.1>@ ) , |
параметризированными |
( @<L*1.5>@ @<Xj*1.3>@)] |
координатами |
} |
диагональных вершин |
|
|
# Profiles |
Размещение |
Constant "subs" |
постоянного |
{ |
распределения примеси |
Reference = "subs" |
в подложке – в |
EvaluateWindow |
прямоугольнике с |
{ |
параметризированными |
Element = rectangle [( -@<L*1.5>@ 0 ) , ( @<L*1.5>@ @<L*4>@ )] |
координатами |
DecayLength = 0 |
диагональных вершин |
} |
|
} |
|
|
|
Constant "gate" |
Размещение |
{ |
постоянного |
Reference = "gate" |
распределения примеси |
EvaluateWindow |
в Si*-завторе – в |
{ |
прямоугольнике с |
Element = rectangle [( -@<L*0.5>@ -@<Dox*1e-3>@ ) , |
параметризированными |
( @<L*0.5>@ -@<Dox*1e-3+0.5>@ )] |
координатами |
DecayLength = 0 |
диагональных вершин |
} |
|
} |
|
|
|
AnalyticalProfile "source" |
Размещение профиля |
{ |
n+-истока в виде |
Reference = "source" |
отрезка на поверхности |
ReferenceElement |
подложки с |
{ |
параметризированными |
Element = line [( -@<L*1.5>@ 0 ) , ( -@L@ 0 )] |
координатами начала и |
} |
конца отрезка |
} |
|
|
|
AnalyticalProfile "drain" |
Размещение профиля |
{ |
n+-стока в виде отрезка |
Reference = "drain" |
на поверхности |
ReferenceElement |
подложки с |
{ |
параметризированными |
Element = line [( @L@ 0 ) , ( @<L*1.5>@ 0 )] |
координатами начала и |
} |
конца отрезка |
} |
|
|
|
AnalyticalProfile "sLDD" |
Размещение профиля n- |
{ |
LDD в виде отрезка на |
Reference = "sLDD" |
поверхности подложки |
ReferenceElement |
с |
{ |
параметризированными |
Element = line [( -@<L*1.5>@ 0 ) , ( -@<0.5*L>@ 0 )] |
координатами начала и |
} |
конца отрезка |
} |
|
|
|
AnalyticalProfile "dLDD" |
Размещение второго n- |
{ |
LDD профиля в виде |
Reference = "dLDD" |
отрезка на поверхности |
ReferenceElement |
подложки с |
{ |
параметризированными |
Element = line [( @<0.5*L>@ 0 ) , ( @<L*1.5>@ 0 )] |
координатами начала и |
} |
конца отрезка |
} |
|
|
|
|
Размещение профиля p- |
AnalyticalProfile "podleg" |
подлегирования в виде |
{ |
отрезка на поверхности |
Reference = "podleg" |
подложки с |
ReferenceElement |
параметризированными |
{ |
координатами начала и |
Element = line [( -@<L*1.5>@ 0 ) , ( @<L*1.5>@ 0 )] |
конца отрезка |
} |
|
} |
|
|
|
} |
Конец блока |
|
размещений |
Все представленные ранее файлы уже параметризированы. Их необходимо сохранить в отдельных файлах и импортировать в проект (правой кнопкой мыши нажать на MESH – Import – Boundary и – Commands)
Вслучае создания структуры p-МОП-транзистора необходимо заменить:
-n+-Si* затвор на p+-Si*
-p-подложку на n-подложку
-p-подлегирование на n-подлегирование
-n+-исток, сток на p+-исток, сток
-n-ldd на p-ldd
Для модуля Sentaurus Device также необходим файл (sdevice_des.cmd), показанный
далее:
File { |
|
Описание входных и |
grid = "n@previous@_msh.grd" |
выходных файлов с |
|
doping = "n@previous@_msh.dat" |
параметризированными |
|
output = "n@node@" |
именами |
|
plot = "n@node@" |
|
|
current = "n@node@" |
|
|
} |
|
|
|
|
|
Electrode { |
|
Описание электродов |
{ Name="source" |
Voltage=0 } |
прибора и потенциалов на |
{ Name="gate" |
Voltage=0} |
них. Потенциал стока |
{ Name="drain" |
Voltage=@Vd@} |
является параметром |
{ Name="subs" |
Voltage=0} |
|
} |
|
|
|
|
|
Physics{ |
|
Описание основных моделей |
Mobility(DopingDependence HighFieldSaturation Enormal) |
для расчета |
|
Recombination(SRH( DopingDep )) |
|
|
EffectiveIntrinsicDensity( OldSlotboom ) |
|
|
} |
|
|
|
|
|
Math{Iterations=15 Method=ParDiSo |
Определение количества |
|
NumberOfThreads=maximum |
итераций, а также ускорение |
|
NewDiscretization Extrapolate} |
расчета с использованием |
|
|
|
многоядерных процессоров |
Plot{Potential TotalCurrent eDensity hDensity} |
Определение данных для |
|
|
|
двухмерных распределений |
Solve { |
|
Выбор начального |
Poisson |
|
приближения: решение |
Coupled { Poisson Electron} |
уравнения Пуассона; |
|
|
|
Так как транзистор n-МОП, |
|
|
то дырки не учитываются |
Quasistationary( |
|
Расчет ВАХ: увеличение |
InitialStep=1e-3 Increment=2 |
потенциала на затворе до Vg |
|
MinStep=1e-5 MaxStep=0.02 |
|
|
Goal { Name="gate" Voltage=@Vg@} |
|
|
){ Coupled { Poisson Electron } } |
|
|
} |
|
|
|
|
|
Для p-МОП-транзистора необходимо заменить:
-полярности всех потенциалов на отрицательные (через проект, а не через файл)
-в блоке Solve убрать Electron и вставить Hole
Для модуля Inspect также необходим файл (inspect_ins.cmd) показанный далее:
proj_load n@previous@_des.plt IdVg
cv_createDS IdVg1 {IdVg gate OuterVoltage} {IdVg drain TotalCurrent} y
load_library EXTRACT
set Vti [ExtractVti VtiLin IdVg1 1e-7] set Idmax [ExtractMax IdLin IdVg1 ] set SS [ExtractSS SSlin IdVg1 1e-2]
Также необходимо отключить графический режим Inspect (правой кнопкой нажать на Inspect – Edit Input – Preferences – Start in a batch mode).
2. Далее составляется экспериментальный план для двух варьируемых параметров Выбор меню планирования эксперимента (Design Of Experiments –DoE) показан на
рисунке 1.12.
Рисунок 1.12 – Выбор меню DoE
Далее выбираем режим построения поверхности отклика, как показано на рисунке
1.13.
Рисунок 1.13 – Выбор режима построения поверхности отклика Далее определяем, какие два параметра будут варьироваться, и задаем их
минимальное и максимальное значение (рисунки 1.14-1.16).
Рисунок 1.14 – Выбор варьируемых параметров
Рисунок 1.15 – Задание диапазона изменения параметра L
Рисунок 1.16 – Задание диапазона изменения параметра Dox
Далее предлагается выбрать способ организации вычислений (рисунки 1.17-1.19).
Рисунок 1.17 – Выбор метода организации вычислений
Рисунок 1.18 – Детализация метода организации вычислений
Рисунок 1.19 – Созданный программой план организации вычислительного эксперимента На рисунке 1.20 показан вид проекта после определения плана вычислений.
Выделив столбец, запускаем его на расчет. Так же рассчитываем остальные два столбца.
Рисунок 1.20 – Проект после создания плана организации вычислительного эксперимента Вид рассчитанного проекта и определенных электрических параметров транзистора
– откликов показан на рисунке 1.21.
Рисунок 1.21 – Рассчитанный проект и его параметры
4. Остается построить и отобразить поверхности следующие поверхности отклика: VtilLin(L, Dox); IdLin(L, Dox); SSLin(L, Dox)
Рассмотрим пример построения зависимости VtilLin(L, Dox). Меню визуализации поверхности отклика показано на рисунке 1.22. Далее определяются данные по осям графика, тип модели RSM (стандартный) и ее порядок (берем второй порядок), как показано на рисунке 1.23.