Sentaurus Device User Guide - TCAD Documentation

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"TCAD Sdevice文档是关于Sentaurus Device用户指南的一个版本，版本号为I-2013.12，由Synopsys, Inc.于2013年12月发布。该文档包含了关于Sentaurus Device软件的详细使用信息和专有技术，涉及半导体设备模拟和设计的高级工具。" Sentaurus™ Device是Synopsys公司提供的一款基于Technology Computer-Aided Design (TCAD) 的半导体设备建模和仿真工具。这个用户指南详细介绍了如何利用Sentaurus Device进行器件设计、分析以及优化。Sentaurus系列软件在集成电路(IC)设计流程中扮演着重要角色，尤其是在前端工艺开发和器件物理理解中。该文档首先会包含一份版权和专有信息声明，强调了软件和文档的使用权仅限于与Synopsys签订的许可证协议条款内，并且禁止未经许可的复制、传输或翻译。此外，根据美国的出口管制法律，所有包含的技术数据可能受到限制，读者需自行判断适用法规并遵守。 Sentaurus™ Device用户指南的核心内容可能涵盖以下几点： 1. **软件安装与配置**：指导用户如何下载、安装和配置Sentaurus Device，包括必要的系统需求和环境设置。 2. **界面介绍**：详细介绍Sentaurus Device的图形用户界面，包括菜单、工具栏、工作区等元素的使用。 3. **模型库**：列出Sentaurus Device支持的各种半导体器件模型，如Boltztrap、SCAPS、Drift-Diffusion等，并解释如何选择和应用这些模型。 4. **模拟设置**：讲解如何定义模拟参数，包括偏置条件、温度、时间步长等，以及如何设置边界条件和初始条件。 5. **结果解析**：介绍如何解析和可视化模拟结果，包括电流电压特性曲线、电场分布、载流子浓度等。 6. **脚本语言**：Sentaurus Device通常使用Python或Tcl作为脚本语言，用户可以通过脚本自动化复杂的模拟过程。 7. **问题解决与故障排查**：提供常见问题的解决方案和错误处理策略。此外，文档中还会包含免责声明，指出Synopsys及其授权方不对任何类型的保证负责，包括但不限于适销性、特定用途的适用性保证，用户在使用过程中需自行承担风险。 TCAD Sdevice文档是半导体工程师和科研人员的重要参考资料，它帮助用户深入了解和有效地利用Sentaurus Device进行器件建模和性能预测，从而推动集成电路设计和工艺开发的进步。

资源详情

资源推荐

Contents

xvi Sentaurus™ Device User Guide

I-2013.12

Chapter 17 Traps and Fixed Charges 427

Basic Syntax for Traps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427

Trap Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428

Energetic and Spatial Distribution of Traps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428

Specifying Single Traps. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430

Trap Randomization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431

Trap Models and Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432

Trap Occupation Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432

Local Trap Capture and Emission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

J-Model Cross Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

Hurkx Model for Cross Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

Poole–Frenkel Model for Cross Sections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435

Local Capture and Emission Rates Based on Makram-Ebeid–Lannoo Phonon-assisted

Tunnel Ionization Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

Local Capture and Emission Rates from PMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

Trap-to-Trap Tunneling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

Tunneling and Traps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

Trap Numeric Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440

Visualizing Traps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441

Explicit Trap Occupation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443

Trap Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444

Insulator Fixed Charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445

Chapter 18 Phase and State Transitions 447

Multistate Configurations and Their Dynamic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

Specifying Multistate Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449

Transition Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450

The pmi_ce_msc Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450

States. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451

Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452

Model Parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

Interaction of Multistate Configurations with Transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

Apparent Band-Edge Shift. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

The pmi_msc_abes Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

Thermal Conductivity, Heat Capacity, and Mobility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

Manipulating MSCs During Solve . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

Explicit State Occupations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

Manipulating Transition Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460

Contents

Sentaurus™ Device User Guide xvii

I-2013.12

Example: Two-State Phase-Change Memory Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462

Chapter 19 Degradation Model 463

Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463

Trap Degradation Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 463

Trap Formation Kinetics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464

Power Law and Kinetic Equation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464

Si-H Density–dependent Activation Energy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

Diffusion of Hydrogen in Oxide. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

Syntax and Parameterized Equations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466

Device Lifetime and Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468

Degradation in Insulators. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471

MSC–Hydrogen Transport Degradation Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472

Hydrogen Transport. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473

Reactions Between Mobile Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 474

Reactions with Multistate Configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 476

The CEModel_Depassivation Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478

Using MSC–Hydrogen Transport Degradation Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 480

Two-Stage NBTI Degradation Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 481

Formulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482

Using Two-Stage NBTI Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 484

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486

Chapter 20 Organic Devices 487

Introduction to Organic Device Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 487

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

Chapter 21 Optical Generation 491

Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491

Specifying the Type of Optical Generation Computation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492

Optical Generation from Monochromatic Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494

Illumination Spectrum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494

Multidimensional Illumination Spectra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 495

Enhanced Spectrum Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 496

Loading and Saving Optical Generation from and to File. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499

Constant Optical Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 500

Quantum Yield Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 501

Optical Absorption Heat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 502

Contents

xviii Sentaurus™ Device User Guide

I-2013.12

Specifying Time Dependency for Transient Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504

Solving the Optical Problem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507

Specifying the Optical Solver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507

Transfer Matrix Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508

Finite-Difference Time-Domain Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508

Raytracing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510

Beam Propagation Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512

Loading Solution of Optical Problem from File. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512

Optical Beam Absorption Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513

Setting the Excitation Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513

Illumination Window . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 514

Choosing Refractive Index Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519

Extracting the Layer Stack. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519

Controlling Computation of Optical Problem in Solve Section . . . . . . . . . . . . . . . . 521

Parameter Ramping. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522

Complex Refractive Index Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524

Physical Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525

Wavelength Dependency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525

Temperature Dependency. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526

Carrier Dependency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 526

Gain Dependency . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527

Using Complex Refractive Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528

Complex Refractive Index Model Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533

C++ Application Programming Interface (API). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533

Shared Object Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538

Command File of Sentaurus Device. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538

Raytracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539

Raytracer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539

Ray Photon Absorption and Optical Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542

Using the Raytracer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 543

Terminating Raytracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544

Monte Carlo Raytracing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544

Multithreading for Raytracer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 545

Compact Memory Model for Raytracer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546

Window of Starting Rays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 546

Rectangular Window of Rays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547

User-Defined Window of Rays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547

Distribution Window of Rays. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 547

Boundary Condition for Raytracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549

Fresnel Boundary Condition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550

Constant Reflectivity and Transmittivity Boundary Condition . . . . . . . . . . . . . . 551

Contents

Sentaurus™ Device User Guide xix

I-2013.12

Raytrace PMI Boundary Condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552

Thin-Layer-Stack Boundary Condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 553

TMM Optical Generation in Raytracer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554

Diffuse Surface Boundary Condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 555

Periodic Boundary Condition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 558

Virtual Regions in Raytracer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559

External Material in Raytracer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559

Additional Options for Raytracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560

Redistributing Power of Stopped Rays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560

Weighted Interpolation for Raytrace Optical Generation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 561

Visualizing Raytracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562

Reporting Various Powers in Raytracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 562

Plotting Interface Flux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563

Far Field and Sensors for Raytracing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 565

Dual-Grid Setup for Raytracing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568

Transfer Matrix Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570

Physical Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570

Rough Surface Scattering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572

Using Transfer Matrix Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575

Using Scattering Solver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577

Loading Solution of Optical Problem from File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 584

Importing 1D Profiles into Higher-dimensional Grids . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587

Ramping Profile Index. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587

Optical Beam Absorption Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 588

Physical Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 589

Using Optical Beam Absorption Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590

Beam Propagation Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591

Physical Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591

Bidirectional BPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592

Boundary Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 592

Using Beam Propagation Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593

General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593

Bidirectional BPM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 594

Excitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595

Boundary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598

Ramping Input Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 598

Visualizing Results on Native Tensor Grid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599

Controlling Interpolation When Loading Optical Generation Profiles. . . . . . . . . . . . . . 600

Optical AC Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 602

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

Contents

xx Sentaurus™ Device User Guide

I-2013.12

Chapter 22 Radiation Models 605

Generation by Gamma Radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

Using Gamma Radiation Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605

Yield Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

Alpha Particles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

Using Alpha Particle Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

Alpha Particle Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607

Heavy Ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608

Using Heavy Ion Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 608

Heavy Ion Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 609

Examples: Heavy Ions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611

Example 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611

Example 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612

Example 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612

Improved Alpha Particle/Heavy Ion Generation Rate Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . 613

References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 614

Chapter 23 Noise, Fluctuations, and Sensitivity 615

Using the Impedance Field Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 615

Specifying Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616

Specifying the Solver. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617

Analysis at Frequency Zero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617

Output of Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618

Noise Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620

Diffusion Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 620

Equivalent Monopolar Generation–Recombination Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621

Bulk Flicker Noise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621

Trapping Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621

Random Dopant Fluctuations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622

Random Geometric Fluctuations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623

Random Trap Concentration Fluctuations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625

Random Workfunction Fluctuations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 625

Random Band Edge Fluctuations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626

Noise from SPICE Circuit Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 627

Statistical Impedance Field Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 628

Options Common to sIFM Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629

Spatial Correlations and Random Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 630

Doping Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 632

Trap Concentration Variations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633

Workfunction Variations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 634

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