【介绍了Sentaurus TCAD结构编辑器中可用的网格掺杂操作】

写在前面：最好的资料是手册，**有时间多读手册，****有时间多读手册，**有时间多读手册

Sentaurus TCAD资料很少，这里提供一点给各位参考
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生成网格和掺杂轮廓

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介绍了Sentaurus结构编辑器中可用的网格操作。

除了定义结构的几何形状，还可以为结构的不同部分定义掺杂分布和细化参数。可以通过用户定义的优化/评估(Ref/Eval)窗口来指定这些配置文件和优化的位置，以及限制使用这些配置文件和优化的区域。

Ref/Eval窗口是作为几何对象实现的，可以用与其他几何对象类似的方式操作。常规几何体和参考/评估窗口之间的区别在于，材料和区域属性附加到常规几何体，而参考/评估窗口名称附加到参考/评估窗口。某些操作仅影响常规几何体。例如，只有规则几何体可以写入镶嵌边界文件。一些查询函数，比如(get-body-list)，只处理常规几何体。另一方面，只有Ref/Eval窗口可以用作评估窗口，例如在优化和掺杂规格中。Ref/Eval窗口有自己的查询函数，例如(get-drs-list)，它返回所有已定义的Ref/Eval窗口的实体id。

在某些情况下，掺杂分布和细化也可以被限制到特定的区域或材料(材料方面和区域方面的细化和掺杂)。

与常规几何对象不同，参考/评估窗口可以重叠。例如，器件的给定区域中的细化可以由该区域中活动的若干细化布局中最严格的要求来确定。对于重叠的掺杂位置，得到的分布是所有分布的总和。

Sentaurus Structure Editor允许在Sentaurus Mesh的输入语法中使用完全灵活的定义和放置。首先通过指定所有必要的参数来定义轮廓和细分，但是它们的使用不限于特定的位置或区域。第二步，放置轮廓和细分。放置步骤将给定的配置文件或优化定义与有效区域相关联，有效区域可以是参考/评估窗口、区域名称或材料。
定义网格细化或掺杂的区域
Ref/Eval窗口是应用特定网格细化或掺杂分布的区域。这些参考区域可以采取线段、矩形、多边形、长方体或从面自动提取的多边形的形式

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用于创建恒定掺杂分布窗口的相关方案命令是:

(sdedr:define-refeval-window RefEval-name "Rectangle"|"Cuboid" 
position position)
(sdedr:define-constant-profile ConstProfDef-name species concentration)
(sdedr:define-constant-profile-placement ConstProfPlace-name 
ConstProfDef-name RefEval-name [decay-length] ["Replace" | "LocalReplace"])
(sdedr:define-constant-profile-region ConstProfPlace-name 
ConstProfDef-name region-name [decay-length] ["Replace" | "LocalReplace"])
(sdedr:define-constant-profile-material ConstProfPlace-name
ConstProfDef-name material-name [decay-length] 
["Replace" | "LocalReplace"])

For example:

(sdedr:define-constant-profile "Const.BG" "BoronActiveConcentration" 1e7)
(sdedr:define-constant-profile-material "PlaceCD.BG" "Const.BG" "GaAs")
(sdedr:define-constant-profile "Const.GaAsCap" 
"ArsenicActiveConcentration" 3e18)
(sdedr:define-constant-profile-region "PlaceCD.GaAsCap" "Const.GaAsCap"
"R.GaAsCap" 2 "Replace")

用于创建分析掺杂分布的相关方案命令有:
Gaussian profile definition:高斯掺杂

(sdedr:define-gaussian-profile definition-name species "PeakPos" peak-position 
{"PeakVal" peak-concentration | "Dose" dose}
{"ValueAtDepth" concentration-at-depth "Depth" depth | 
"Length" diffusion-length | "StdDev" standard-deviation}
"Gauss"|"Erf" "Factor" factor)

Error function profile definition:

(sdedr:define-erf-profile definition-name species 
"SymPos" inflection-point 
{"MaxVal" max-concentration | "Dose" dose}
{"ValueAtDepth" concentration-at-depth "Depth" depth |
"Length" diffusion-length | "StdDev" standard-deviation}
"Gauss"|"Erf" "Factor" factor)

Gaussian profile definition:

(sdedr:define-gaussian-profile definition-name species "PeakPos" peak-position 
{"PeakVal" peak-concentration | "Dose" dose}
{"ValueAtDepth" concentration-at-depth "Depth" depth | 
"Length" diffusion-length | "StdDev" standard-deviation}
"Gauss"|"Erf" "Factor" factor)

Error function profile definition:

(sdedr:define-erf-profile definition-name species 
"SymPos" inflection-point 
{"MaxVal" max-concentration | "Dose" dose}
{"ValueAtDepth" concentration-at-depth "Depth" depth |
"Length" diffusion-length | "StdDev" standard-deviation}
"Gauss"|"Erf" "Factor" factor)

For example, to place a Gaussian profile:

; - Halo implantation
; -- baseline definitions
(sdedr:define-refinement-window "BaseLine.Halo" "Line"
(position 0.02 0.0 0) (position 0.40 0.0 0))
; -- implant definition
(sdedr:define-gaussian-profile "Impl.Haloprof" "BoronActiveConcentration"
"PeakPos" 0 "PeakVal" 1.5e18
"ValueAtDepth" 1.5e17 "Depth" 0.07
"Gauss" "Factor" 1.0)
; -- implant placement
(sdedr:define-analytical-profile-placement "Impl.Halo" "Impl.Haloprof"
"BaseLine.Halo" "Positive" "NoReplace" "Eval")

For example, to place a profile given by an analytic formula:

; Linear mole fraction profile 0.16 at base-col to 0 at base-emitter
(sdedr:define-refinement-window "BaseLine.Mole" "Line"
(position -0.45 0.5 0.0) (position 1.25 0.5 0.0))
(sdedr:define-analytical-profile "Prof.Mole" "xMoleFraction"
"a=0.16/0.075" "0.1 a*x" 0.1)
(sdedr:define-analytical-profile-placement "Place.Mole" "Prof.Mole"
"BaseLine.Mole" "Positive" "NoReplace" "Eval" "RWindow.BC" 0 "evalwin")

外部2D和3D掺杂分布

外部2D或3D掺杂分布可以包括在器件结构中。这种简档通常由诸如Sentaurus Process的过程模拟器生成。外部掺杂分布的范围通常与器件的几何形状相匹配。例如，在将Sentaurus Process生成的结构传递到Sentaurus设备之前，使用Sentaurus Structure Editor对其进行简化和网格化就是这种情况。

然而，外部掺杂分布不必与器件几何形状相匹配。网格生成工具自动扩展掺杂轮廓以填充评估窗口，或者切除位于评估窗口之外的部分。也可以指定外部掺杂分布与评估窗口的对准。此外，轮廓可以被反射或旋转

此外，如果2D配置文件包含在3D设备结构中，该配置文件会自动扩展。如果2D轮廓本身的全局坐标已经位于3D设备结构的正确横截面中，则轮廓扩展不需要用户干预。否则，必须应用适当的变换。

以下2D示例使用一组通用的方案命令来创建简化的设备结构并定义网格化策略

(sde:clear)
(sdegeo:create-rectangle (position -0.445 0.0 0) (position 0.0 0.5 0) 
"Silicon" "region_L")
(sdegeo:create-rectangle (position 0.0 0.0 0) (position 0.445 0.5 0) 
"Silicon" "region_R")
(sdedr:define-refinement-size "RefinementDefinition_1" 0.25 0.5 0.001 0.001)
(sdedr:define-refinement-material "RefinementPlacement_1"
"RefinementDefinition_1" "Silicon")
(sdedr:define-refinement-function "RefinementDefinition_1"
"DopingConcentration" "MaxTransDiff" 1)

从上面的方案脚本开始，讨论包括外部掺杂分布的不同变化:
要在整个器件结构中包括外部掺杂分布，称为n34_fps.tdr:

(sdedr:define-submesh "ExternalProfileDefinition_1" "n34_fps.tdr")
(sdedr:define-submesh-placement "ExternalProfilePlacement_1"
"ExternalProfileDefinition_1" "" "NoReplace")

注意：NoReplace选项前的空字符串表示该概要文件将包含在整个设备结构中。该轮廓延伸到没有被外部轮廓覆盖的器件结构的区域。

要将外部掺杂分布限制在评估窗口内，并使用穿过外部分布的边界框中心并与x轴正交的镜像平面来反射外部分布:

(sdedr:define-submesh "ExternalProfileDefinition_1" "n34_fps.tdr")
(sdedr:define-refeval-window "RefEvalWin_1" "Rectangle"
(position 0.0 0.0 0) (position 0.445 0.4 0))
(sdedr:define-submesh-placement "ExternalProfilePlacement_1"
"ExternalProfileDefinition_1" "RefEvalWin_1" "NoReplace")
(sdedr:transform-submesh-placement "ExternalProfilePlacement_1""Reflect" "X")

要将外部轮廓向左移动0.445，并将其包含在所有硅区域中:

(sdedr:define-submesh "ExternalProfileDefinition_1" "n34_fps.tdr")
(sdedr:define-submesh-placement "ExternalProfilePlacement_1"
"ExternalProfileDefinition_1" "Silicon" "PlacementType" "Material"
"NoReplace")
(sdedr:transform-submesh-placement "ExternalProfileDefinition_1"
"ShiftVector" (gvector -0.445 0.0 0.0))

以下示例说明了如何将2D外部掺杂分布包括到简单的3D结构中。两个示例都使用一组通用的方案命令来创建简化的设备结构并定义网格化策略:

(sde:clear)
(sdegeo:create-cuboid (position 0.0 0.0 0.0) (position 0.445 0.445 0.445) 
"Silicon" "region_p1")
(sdedr:define-refinement-size "RefinementDefinition_1" 
0.2 0.2 0.2
0.004 0.004 0.004)
(sdedr:define-refinement-material "RefinementPlacement_1"
"RefinementDefinition_1" "Silicon")
(sdedr:define-refinement-function "RefinementDefinition_1" 
"DopingConcentration" "MaxTransDiff" 1)

要包含没有任何对齐的轮廓:

(sdedr:define-submesh "ExternalProfileDefinition_1" "n34_fps.tdr")
(sdedr:define-submesh-placement "ExternalProfilePlacement_1" 
"ExternalProfileDefinition_1" "Silicon" "PlacementType" "Material"
"NoReplace")

注意：2D轮廓位于xy平面上。简单包含会导致轮廓沿z轴拉伸。

要在包含之前将轮廓旋转到xz平面，请执行以下操作:

(sdedr:define-submesh "ExternalProfileDefinition_1" "n34_fps.tdr")
(sdedr:define-submesh-placement "ExternalProfilePlacement_1"
"ExternalProfileDefinition_1" "Silicon" "PlacementType" "Material"
"NoReplace")
(sdedr:transform-submesh-placement "ExternalProfilePlacement_1"
"Rotation" -90 "X" "ShiftVector" (gvector 0 0 0.445))

图 将2D外部掺杂分布图包含到3D结构中:(左)默认情况下，分布图位于xy平面中，以及(右)使用移位和旋转将分布图放置在xz平面中

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未完待续，随缘更新