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Sentaurus™ Process User
Guide
Version M-2016.12, December 2016

ii Sentaurus™ Process User Guide
M-2016.12
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Sentaurus™ Process User Guide iii
M-2016.12
Contents
About This Guide xxxi
Audience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxii
Related Publications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxii
Typographic Conventions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxii
Customer Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxiii
Accessing SolvNet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxiii
Contacting Synopsys Support . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxiii
Contacting Your Local TCAD Support Team Directly. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxiv
Acknowledgments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxxiv
Chapter 1 Getting Started 1
Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Setting Up the Environment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Starting Sentaurus Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Starting Different Versions of Sentaurus Process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Using a Command File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Chapter 2 Working With the Simulator 5
Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Interactive Visualization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Interface to Sentaurus Visual. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Setting Up the Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Loading Command Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Inserting Breakpoints in the Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Deleting Breakpoints in the Flow. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Symbols and Color Indicators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Updating the Structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Controlling Interface to Sentaurus Visual With graphics Command . . . . . . . . . . . . . 10
Command-Line Options . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Interactive Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Fast Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Terminating Execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Environment Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
File Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Syntax for Creating Command Files. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Tcl Input. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17

Contents
iv Sentaurus™ Process User Guide
M-2016.12
Specifying Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Aliases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19
Default Simulator Settings: SPROCESS.models File. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Compatibility With Previous Releases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Parameter Database. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Parameter Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Like Materials: Material Parameter Inheritance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Interpolation Between Like Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Interface Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Alloy Materials and Parameter Interpolation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Using Parameter Interpolation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Interpolation Function Types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Interpolation at Interfaces. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Defining Alloy Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Regionwise Parameters and Region Name-Handling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Parameter Database Browser: Viewing the Defaults . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Starting the Parameter Database Browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
PDB Browser Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Viewing Parameter Information. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
PDB Browser Preferences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Viewing Parameters Stored in TDR Files . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Understanding Coordinate Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Wafer Coordinate System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Simulation Coordinate System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Creating and Loading Structures and Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Defining the Structure: The line and region Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Creating the Structure and Initializing Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Defining the Crystal Orientation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Automatic Dimension Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Interpolating Field Data From an External Structure File Using the load Command . 43
Loading 1D Profiles: The profile Command. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Saving Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Saving a Structure for Restarting Simulations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Saving a Structure for Device Simulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Converting Silicon Material to SiGe Material. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Saving Doping Information in SiC and GaN for Device Simulations. . . . . . . . . . . . . 49
Saving 1D Profiles for Inspect. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Saving 1D TDR Files From 2D and 3D Simulations, and 2D TDR Files From 3D
Simulations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
The select Command (More 1D Saving Options) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
The datexcodes.txt File . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
References. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

Contents
Sentaurus™ Process User Guide v
M-2016.12
Chapter 3 Ion Implantation 53
Overview. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Working With Ion Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Specifying Analytic or Monte Carlo Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Specifying Implantation Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
Selecting Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
Simulating Multirotation Implantations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Simulating Energy Contamination Implantations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Specifying Adaptive Meshing During Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
Coordinate System for Implantation: Tilt and Rotation Angles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
2D Coordinate System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Analytic Implantation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Primary Distribution Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Dual-Pearson Distribution: dualpearson. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Gaussian Distribution: gaussian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Pearson Distribution: pearson. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Pearson Distribution With Linear Exponential Tail: pearson.s . . . . . . . . . . . . . . . 67
Point-Response Distribution: point.response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Screening (Cap) Layer-Dependent Moments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Lateral Straggle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Depth-Dependent Lateral Straggle: Sentaurus Process Formulation . . . . . . . . . . . 70
Depth-Dependent Lateral Straggle: Dios Formulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Depth-Dependent Lateral Straggle: Taurus Formulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Analytic Damage: Hobler Model. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Datasets . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .73
Implantation Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Default Tables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Dios Tables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
Tasch Tables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Taurus Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
TSUPREM-4 Native Implantation Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Implantation Table Formats. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Single-Pearson Table Format: <file>.sp. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
SUPREM-III Table Format: <file>.s3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Dios Table Format: <file>.tab . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Damage Table Format: <file>.dam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Taurus Table Format: <file> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Multilayer Implantations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
Lateral Integration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Local Layer Structure in Two Dimensions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
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