TCAD バルク損傷のシミュレーション

バルク損傷のシミュレーション概要

スライドを参照 : https://indico.cern.ch/event/748502/contributions/3110321/attachments/1706322/2749622/AJ_TCADws_trapping_20180829.pdf

バルク損傷のシミュレーション実習

2Dのpixel simulationのsampleを展開しては知らせてみる。

source /home/software/scripts/common.sh 
source /home/software/scripts/vdec-license.sh 
#source /home/software/scripts/synopsys.sh
source /home/software/scripts/synopsys2016sp2.sh
export STDB=~/work/Sentaurus


mkdir -p ~/work/Silicon/TCAD/Synopsys/tutorials/
cd  ~/work/Silicon/TCAD/Synopsys/tutorials/
mkdir tar_src
cp  /home/kojin/work/Silicon/TCAD/Synopsys/tutorials/2ndTCADWorkshop/Pixel2DIrradSim.tar.gz tar_src/
swb &

コピーしたPixel2DIrradSim.tar.gzを開いて Save As で ~/work/Silicon/TCAD/Synopsys/tutorials/に保存

ワークベンチはこのようになっている。

Pixel2DIrradSim.png

基本的には今までやったこととの違いはバルク部のTrapping が実装されていることだけ

## defect density = fluence x eta 

## state 1: acceptor, E = Ec-0.42 eV, sigma_e = 2e-15 cm2, sigma_h=2e-14 cm2, eta = 1.613 cm-1
## state 2: acceptor, E = Ec-0.46 eV, sigma_e = 5e-15 cm2, sigma_h=5e-14 cm2, eta = 100 cm-1
## state 3: donor, E = Ev+0.36 eV, sigma_e = 2.5e-14 cm2, sigma_h =2.5e-15 cm2, eta = 0.9 cm-1

        Traps(
                        (
                        name="state1" acceptor conc=@<fluence*1.613>@
                        Level FromConductionBand        EnergyMid=0.42
                        eXsection=2E-15  hXsection=2E-14
                        ##eJfactor=1.0 hJfactor=1.0
                        )
                        (
                        name="state2" acceptor conc=@<fluence*100.0>@
                        Level FromConductionBand        EnergyMid=0.46
                        eXsection=5E-15  hXsection=5E-14
                        ##eJfactor=1.0 hJfactor=1.0
                        )
                        (
                        name="state3" donor conc=@<fluence*0.9>@
                        Level FromValenceBand   EnergyMid=0.36
                        eXsection=2.5E-14  hXsection=2.5E-15
                        ##eJfactor=1.0 hJfactor=1.0
                        )
                )

IV/CV/MIPなどのSDEVICEにそれぞれTrap{}関数が含まれている。

node 1 を走らせる。

Pixel2DIrradSimSDE.png

3 pixelと左右3つづつのガードリングがある。電極間はPsprayで分離。

IV simulation

Non-irrad, 1e12 , 1e13, 1e14, 1e15, 1e16, 1e17 neq/cm2の照射量でIVカーブをシミュレーション

node 3-10を走らせた後プロットを見る。

まとめて作るスクリプト

svidual IV.tcl

図のようなプロットができる。

Pixel2DIrradSimIV.png

照射量に応じて案電流の増加と、Break down 電圧の上昇がみられる。

PLOTBVはIVカーブからbreak down 電圧を読み取るinspector.

CV simulation

Non-irrad, 1e12 , 1e13, 1e14, 1e15, 1e16, 1e17 neq/cm2の照射量でCVカーブをシミュレーション

node 18-24を走らせた後プロットを見る。

まとめて作るスクリプト

svidual CV.tcl

図のようなプロットができる。

Pixel2DIrradSimCV.png

同じ電圧で静電容量が照射量とともに増えている。これは空乏層の厚みが薄いから。 1e16と1e17は要調査

実際に100Vでどこまで空乏化しているか?

Non-irrad, 1e12 , 1e13, 1e14, 1e15, 1e16, 1e17 neq/cm2の照射量でIRRADIATIONを走らせる。これはSDEにtrapの情報を加えただけ。

node 32-38を走らせた後 node 25-31でプロットを見る。WDEP_ins.tcl

create_field -dataset TDR -name n -function max(<DopingConcentration>/(abs(<DopingConcentration>)+1.0),0)
create_field -dataset TDR -name p -function max((-1.0*<DopingConcentration>)/(abs(<DopingConcentration>)+1.0),0)
create_field -dataset TDR -name DEP -function <n>*<eDensity>/(<DopingConcentration>+10)-<p>*<hDensity>/(<DopingConcentration>-10)-0.05

1e13 と1e14 @ 100Vでのキャリア密度分布

Pixel2DIrradSimMIPfig.png Pixel2DIrradSimMIPfig.png

MIP simulation

Pixel2DMIPのSDEを走らせる。 n46-52 はMIPの垂直入射。n212は点電荷。n175は45度入射

Pixel2DIrradSimMIPfig.png

Pixel2DIrradSimMIPfigPoint.png

Pixel2DIrradSimMIPfigAngle.png

電極に流れる電流分布

svidual MIP.tcl

Pixel2DIrradSimMIP.png

-- Koji Nakamura - 2018-08-28

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