Silvaco工艺及器件仿真6.docx

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Silvaco工艺及器件仿真6

4.2.6解决方案指定命令组

在解决方案指定命令组中，我们需要使用Log语句来输出保存包含端口特性计算结果的记录文件，用Solving语句来对不同偏置条件进行求解，以及用Loading语句来加载结果文件。

这些语句都可以通过Deckbuild：

ATLASTest菜单来完成。

1Vds=0.1V时，获得Id~Vgs曲线

下面我们要在NMOS结构中，当Vds=0.1V时，获得简单的Id~Vgs曲线。

具体步骤如下：

a.在ATLASCommands菜单中，依次选择Solutions和Solve…项。

Deckbuild：

ATLASTest菜单将会出现，如图4.62所示；点击Prop…键以调用ATLASSolveproperties菜单；在Logfile栏中将文件名改为“nmos_”，如图4.63所示。

完成以后点击OK；

图4.62Deckbuild：

ATLASTest菜单

图4.63ATLASSolveproperties菜单

b.将鼠标移至Worksheet区域，右击鼠标并选择Addnewrow，如图4.64所示；

c.一个新行被添加到了Worksheet中，如图4.65所示；

d.将鼠标移至gate参数上，右击鼠标。

会出现一个电极名的列表。

选择drain，如图4.66所示；

e.点击InitialBias栏下的值并将其值改为0.1，然后点击WRITE键；

f.接下来，再将鼠标移至Worksheet区域，右击鼠标并选择Addnewrow；

g.这样就在drain行下又添加了一个新行，如图4.67所示；

h.在gate行中，将鼠标移至CONST类型上，右击鼠标并选择VAR1。

分别将FinalBias和Delta的值改为3.3和0.1，如图4.68所示；

图4.64添加新行

图4.65添加的新行

图4.66将gate改为drain

图4.67添加另一新行

图4.68设置栅极偏置参数

i.点击WRITE键，如下语句将会出现在DECKBUILD文本窗口中，如图4.69所示。

Solveinit

Solvevdrain=0.1

Logoutf=nmos1_0.log

Solvename=gatevgate=0vfinal=3.3vstep=0.1

图4.69Vds=0.1V时模拟Id~Vgs曲线所用的语句

上述语句以Solveinit语句开始。

这条语句提供了一个初始猜想，即零偏置（或热平衡）情况下的电势和载流子浓度。

在得到了零偏置解以后，第二条语句即Solvevdrain=0.1将会模拟漏极直流偏置为0.1V的情况。

如果solve语句没有定义某电极电压，则该电极电压为零。

因此，不需要将所有电极电压都用solve语句进行定义。

第三条语句是Log语句，即Logoutf=nmos1_0.log。

这条语句用来保存所有在nmos1＿0.log文件中由ATLAS计算得出的仿真结果。

这些结果包括在直流仿真下每个电极的电流和电压。

要停止保存这些信息，可以使用带有“off”的log语句如logoff，或使用不同的log文件名。

最后一条solve语句：

Solvename=gatevgate=0vfinal=3.3vstep=0.1使栅极电压从0V变化到3V，间隔为0.1V。

注意在这条语句中Name参数是不能缺少的，而且电极名区分大小写。

2获取器件参数

在这个仿真中，还要获取一些器件参数，例如Vt，Beta和Theta。

这可以通过ATLASExtract菜单来完成：

a.在ATLASCommands菜单中，依次选择Extract和Device…项。

Deckbuild：

ATLASExtaction菜单将会出现，如图4.70所示；在默认情况下，Testname栏中选择的是Vt。

用户可以修改默认的计算表达式；点击WRITE键，VtExtract语句将会出现在DECKBUILD文本窗口中：

extractname=“vt”（xintercept（maxslope（curve（abs（v.“gate”）

abs（i.“drain”））））-abs（ave（v.“drain”））/2.0）

b.下面，继续调用Deckbuild：

ATLASExtaction菜单。

然后，点击Testname并将其改为Beta，如图4.71所示；

图4.70Deckbuild：

ATLASExtaction菜单

图4.71设置Beta计算语句

c.点击WRITE键，BetaExtract语句将会出现在DECKBUILD文本窗口中：

extractname=“beta”slope（maxslope（curve（abs（v.“gate”）

abs（i.“drain”））））*abs（1.0/abs（ave（v.“drain”）））

d.最后，我们要再一次调用Deckbuild：

ATLASExtaction菜单来设置计算theta参数的Extract语句。

然后，点击Testname栏并将其改为Theta，如图4.72所示；

图4.72设置Theta计算语句

图4.73NMOS器件的Id~Vgs曲线图

e.点击WRITE键，BetaExtract语句将会出现在DECKBUILD文本窗口中：

extractname=“theta”（（max（abs（v.“drain”））*$“beta”）/max

（abs（i.“drain”）））-（1.0/max（abs（v.“gate”））-（$“vt”）））

在开始仿真之前，我们需要使用Tonyplot语句将仿真结果绘制出来。

为了自动绘制出Id~Vgs曲线，只要在最后一条Extract语句后简单地输入如下的TONYPLOT语句即可：

tonyplotnmos1.log

下面开始仿真。

点击Deckbuild控制栏上的run键运行器件仿真程序。

仿真完成后，TONYPLOT和Id~Vgs曲线特性参数将被自动调用，如图4.73所示。

同样，所获得的器件参数如Vt，Beta和Theta可以在DECKBUILD运行输出窗口看到，如图4.74。

图4.74显示器件参数的DECKBUILD运行输出窗口

3使用Log，Solve和Load语句生成曲线族

下面要在Vgs分别为1.1V，2.2V和3.3V时生成Id~Vds曲线族，Vds变化范围是0V到3.3V。

为了不使后面的端口特性写入到前面的log文件nmos1.log中，我们需要使用另一条Log语句，如下：

logoff

为了得到曲线族，首先，我们需要使用Deckbuild：

ATLASTest菜单得到每个Vgs的结果：

a.在ATLASCommands菜单中，依次选择Solutions和Solve…项以调用Deckbuild：

ATLASTest菜单；点击Prop…键以调用ATLASSolveproperties菜单；将Writemode栏改为Line，然后点击OK；

b.设置如图4.75所示的栅极偏置参数；

图4.75栅极偏置参数

c.点击WRITE键，Solve语句将会出现在如下所示的DECKBUILD文本窗口中：

solvevgate=1.1

为了在ATLAS结果文件中保存结果输出，在Solve语句中添加语句outf=solve1：

solvevgate=1.1outf=solve1

d.对栅极偏置为2.2V和3.3V分别重复运用上述语句：

solvevgate=2.2outf=solve2

solvevgate=3.3outf=solve3

接下来，我们将再一次使用ATLASTest菜单设置Solve语句，使得漏极电压变化范围为0V到3.3V，步骤如下：

a.在ATLASCommands菜单中，依次选择Solutions和Solve…项以调用Deckbuild：

ATLASTest菜单；点击Prop…键以调用ATLASSolveproperties菜单；将Writemode栏改为Test；将Logfile栏中的文件名改为nmos2_；

b.完成后点击OK；

c.在工作区中，将Name栏的gate改为drain，Type栏的CONST改为VAR1，InitialBias，FinalBias和Delta分别设为0，3.3和0.3；

d.点击WRITE键，下列语句将会出现在DECKBUILD文本窗口中：

solveinit

logoutfile=nmos2＿0.log

solvename=drainvdrain=0vfinal=3.3vstep=0.3

接下来，我们将使用Load菜单加载栅极偏置为1.1V时的结果文件solve1，并用它替换solveinit语句：

a.选中solveinit语句，如图4.76所示；在ATLASCommands菜单中，依次选择Solutions和Load…项以调用Deckbuild：

ATLASLoad菜单；在Deckbuild：

ATLASLoad菜单的Filename栏中输入solve1；在Format栏中，选择SPISCES格式；点击WRITE键，则出现确认提示窗口。

选择“Yes,replaceselection”。

b.Load语句将会在DECKBUILD文本窗口中替换solveinit语句，见图4.77；

图4.76选中solveinit语句

图4.77Load语句替换solveinit语句

这样，从Load语句开始到Solve语句为止的语句组将会生成Vgs=1.1V时的Id~Vds曲线的数据。

要生成Vgs=2.2V，Vgs=3.3V时的Id~Vds曲线数据，只要复制这三个语句即可，并且：

a.将Load语句中的输入文件名从solve1改为solve2或solve3；

b.将solve语句中的log文件名从nmos2_0.log改为nmos3_0.log或nmos4_0.log；

最终的语句如图4.78所示。

为了画出曲线族，即把三个plot文件的结果画在同一张图中，输入如下Tonyplot语句：

tonyplot–overlaynmos2＿1.lognmos2＿2.lognmos2＿3.log-setnmos.set

在这个语句中，–overlay是指在一张图中覆盖三个plot文件，-set是用来加载set文件并显示创建set文件时TONYPLOT所处的条件。

图4.78Vgs=2.2V，Vgs=3.3V时生成Id-Vds曲线数据的语句

4退出仿真

最后，输入下面语句来退出仿真：

quit

现在可以点击DECKBUILD控制栏上的Cont键，继续进行器件仿真。

一旦仿真完成以后，TONYPLOT将自动调用出Id~Vds特性曲线族，如图4.79所示。

图4.79NMOS的Id~Vds曲线