第三章 二维器件仿真 127 Warning: Convergence problem. Taking smaller bias step(s). Bias step reduced 3 times. Obtaining static solution: V( drain ) = 0.125 … Warning: Solution diverging. Potential update too large. Update: 8.30138e+006 Vstep: 40 Warning: Convergence problem. Taking smaller bias step(s). Bias step reduced 4 times. Obtaining static solution: V( drain ) = 0.0625 … Warning: Solution diverging. Potential update too large. Update: 19220.9 Vstep: 40 Warning: Bias step cut back more than 4 times. Cannot trap. 这个例子中当计算 1V 时势更新太大，然后折半到 0.5V 进行计算，接着是 0.25V、0.125V 和 0.0625V，到 0.0625V（折半四次）时结果仍然很粗糙，就报错了。 参数 maxtrap 可以增加 trap 的上限。在考虑使用 maxtrap 参数前读者需要先确认网格密 度是否合理，物理模型和迭代方法是否适当等。 例 3-51 maxtrap 增加 trap 次数。 method newton trap maxtrap=10 3.6 获取器件特性 实际情况下器件的特性都要通过仪器进行测试得到，测试结果通常是端电流电压特性， 可改变电信号（直流、交流、瞬态以及特征波形等等）、环境温度、光照、压力或磁场等得 到端电流电压随这些量的变化。ATLAS 进行器件仿真时也按照这种思路进行仿真，除了能 得到端的电学特性外，还能得到器件内部的信息（浓度分布，电势分布，电流密度…），这 是实际的测试仪器难以做到的。UTMOST III 可以直接导入 ATLAS 仿真的结果（也可以是 实际仪器测试的结果，如 KEITHLEY），从而提取器件对应的 Spice 模型的参数。 在仿真开始时电极都是零偏的，之后才会按照设置的方式将电流或电压步进式地加上 去。步进的步长是需要考虑的，步长太大容易不收敛（由于计算方法中的初始猜测策略）。 电压和电流的施加使用 solve 状态，log 和 save 是将计算得到结果分别保存为日志文件和结 构文件。Log 语句需要在 solve 之前，这样 solve 的数据才能得到保存。 例 3-52 计算 gate 电压为 0.1V 时的电学信息，保存到 log 文件，并保存结构文件，此时

4.4 三维仿真 170 只有将网格定义得精细才能得到较可信的效果。网格定义是一方面，读者也可以尝试将例子 中的工艺步骤增多会有怎样的影响，例如分成多次氧化，保持总的氧化时间为 30 分钟不变。 对例 4-6 将氧化分成 30 次，每次 1 分钟（即 30×1min）时提取得到氧化层为 405.658 Å，而 3×10min 时为 407.2 Å，1×30min 时是 407.279 Å。如果 y=0 处的网格间距定义为 0.01 微米， 则这三种氧化方式得到氧化层厚度将分别是 414.722、430.49 和 447.672 Å，差异将增大。这 也可以说明每一步都是和设定的方程有误差的（很可能是由于网格的精细程度不同而造成 的），如果步骤太细，太多，则误差积累、放大得也会很厉害，作者建议在看连续步骤的效 果时，可以每一个节点的数据都从最开始进行计算。 其他工艺模型参数读者可以在 X:\sedatools\lib\Athena\.R\common 的 athenamod 文件中寻找，然后结合手册的说明去校准模型参数。另外在 implant-tables 文件夹 里含有离子注入下的模型参数，在 models 文件夹里含有一些硼、磷和砷的扩散、分凝和固 容度的模型参数。 Silvaco 的器件仿真是基于一系列物理模型的，对应相应的模型方程。方程的某些参数 可以在 material 状态里设置，结合模型选择、计算方法选择和 C 解释器自定义表达式可以灵 活地仿真，所以对于器件仿真部分没有提到专门的参数校准。 4.4 三维仿真 ATLAS 可以仿真三维器件，三维器件的结构（三维结构需要用 Tonyplot3D 进行显示。） 可以是由 DevEdit3D 编辑也可以用 ATLAS 描述，但这两种方式描述沿 Z 轴方向的变化都不 是很方便，而采用 Victory（三维仿真器）则是严格意义上的三维仿真。 Victory 有 VictoryCell（元件级的三维工艺仿真器）、VictoryProcess（混杂的三维工艺仿 真器）、VictoryStress（三维应力仿真器）和 VictoryDevice（三维器件仿真器）。本书只介绍 VictoryCell，VictoryStress、VictoryProcess 和 VictoryDevice 部分读者可查阅相关手册。 4.4.1 ATLAS3D 三维器件仿真可以用 Victory，也可由 ATLAS 完成。 ATLAS 中三维器件仿真的主要模块有：  DEVICE3D：硅化合物材料和异质结仿真；  GIGA3D：不等温仿真；  MIXEDMODE3D：器件--电路混合仿真；  TFT3D：TFT 仿真；  QUANTUM3D：量子效应仿真；  LUMINOUS3D：光探测器仿真。 仿真之前需定义结构。有 3 种方法可以得到三维结构。

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