Silvaco TCAD实战：半导体材料与器件仿真解析

"Silvaco TCAD是一款广泛应用于半导体器件和集成电路研究、开发、测试及生产中的仿真工具，尤其在工艺和器件仿真领域占据重要地位。该软件包结合了固体物理和半导体物理的理论，提供了从工艺到器件的全面仿真能力。其中，ATHENA是用于二维工艺仿真的组件，而ATLAS专注于二维器件仿真。此外，DeckBuild作为交互式工具，用于构建仿真环境，Tonyplot则提供可视化支持。尽管TCAD在行业内广泛应用，但相关的学习资料相对较少，本书旨在为初学者提供一个入门级别的指南，介绍如何有效地使用Silvaco TCAD进行仿真工作。" 在Silvaco TCAD中，ATLAS是一个关键的器件仿真器，它涵盖了不同类型的材料仿真。在ATLAS中，材料被分为三类：半导体、绝缘体和导体。 1. **半导体材料**：这类材料需要设定能带参数，例如禁带宽度(Eg)、导带底(Nc)、价带顶(Nv)、χ(晶体场分裂参数)以及对准参数(align)。在仿真过程中，所有选择的模型的方程都会被计算。若半导体区域被定义为电极（如多晶硅栅），则会被当作导体处理。在输出状态中设置con.band和val.band，可以用Tonyplot显示能带结构。 2. **绝缘体材料**：绝缘体主要计算泊松方程和晶格热方程，需要定义介电常数。在仿真时，绝缘体不会参与电子输运过程。 3. **导体材料**：所有导体必须定义为电极，电极内部的网格点在电学仿真时仅用于计算光线轨迹和光吸收。导体的边界点才会计算其电学特性。 ATLAS支持多种已知的单质、二元、三元和四元化合物半导体材料，如硅(Silicon)、镓砷化物(GaAs)、氮化铝(AlN)等，以及一系列复杂的合金半导体，这些材料可以用于构建各种复杂的半导体器件模型。 在进行仿真时，了解并正确设定材料属性至关重要，这直接影响仿真结果的准确性和可靠性。Silvaco TCAD通过其强大的工具集提供了对这些复杂过程的详尽模拟，从而帮助工程师优化设计，缩短产品研发周期，降低成本。