半导体器件仿真与工艺综合设计 01- | 二极管器件仿真

一、实验目的和任务

1. 掌握二极管基本结构原理，二极管电流电压特性；
2. 掌握Silvaco TCAD器件仿真设计流程及器件仿真器Atlas语法规则；
3. 分析二极管结构参数变化对主要电学特性的影响。

二、实验原理

1、二极管的结构与原理

2、二极管的I~V特性

3、二极管击穿特性

4、Atlas器件仿真流程

三、实验设备

1、工作站或微机终端                     1台

2、局域网

3、Untitled-Deckbuild仿真软件             1套

四、实验内容

（一）、器件结构设计

设计一个长15um、宽1um的PN形二极管，其中P区长5um，宽1um；N区长10um，宽1um。

（二）程序设计

（1）用atlas语句生成一维二极管结构：

go atlas

#调用atlas仿真器                                 

mesh

#网格mesh初始化

x.m l=0.0 spac=1.0 

x.m l=1.0 spac=1.0 

#定义x方向网络信息

y.m l=0   spac=1.0

y.m l=5 spac=0.005

y.m l=15  spac=2

#定义y方向网格信息

region num=1 silicon

#定义区域1，材料为硅

electrode top name=cathode

#定义top电极为阴极，名称为cathode

electrode bottom name=anode

#定义bottom电极为阳极，名称为anode

doping uniform conc=5e17 p.type

#定义p区掺杂浓度，设为均匀掺杂

doping uniform n.type conc=1.e20 x.l=0. x.r=1 y.t=0.0 y.b=5.0

#定义n区掺杂浓度与所在空间范围

save outf=diodeex02_0.str

#存储结构信息

（2）为击穿仿真设置模型

models  srh conmob bgn auger fldmob

#击穿仿真设置模型

impact crowell

#激活crowell模型

（3）曲线追踪参数的设置

solve init

#解初始化

solve vcathode=0.1

#设置要进行曲线追踪的电极

method newton trap maxtrap=10 climit=1e-4

#设置数值方法

（4）反向电压曲线追踪仿真

log outf=diodeex02.log

#设置输出文件

solve vcathode=0.25 vstep=0.25 vfinal=10 name=cathode

#阴极电压从0.25V加到10V，步长0.25V

tonyplot diodeex02.log

tonyplot diodeex02_0.str

# 绘图语句

（三）器件结构与杂质分布

（1）表1  不同P区浓度下器件结构和输出曲线（N区浓度1 x1020 cm-3）

（2）表2  不同N区浓度下器件结构和输出曲线（P区浓度5 x1017 cm-3）