TITLE TMA MEDICI Example 1 - 1.5 Micron N-Channel MOSFET
本例子的标题对实际模拟无用
COMMENT句子表示银行是注释
MESH SMOOTH=1
创建设备结构的第一步是定义初始网表(见图1),在这一步中，网表不需要足够准确地定义,只需要能够解释设备的不同区域,以后我们会优化网表.由一个网表生成MESH语句开始的,MESH句子也可以正确smoothing进行设置(好的smoothing可以把SPREAD钝角三角形对句子产生的不利影响减小).
X.MESH WIDTH=3.0 H1=0.125
X.MESH和Y.MESH句子描述了初始网表是如何生成的,X.MESH用于描述横向区域.在此例子中,X.MESH语句中的H1=0.125在横向区域说明0—WIDTH垂直网格线之间的水平间隔0.125微米(均匀分布).
Y.MESH N=1 L=-0.025
Y.MESH用于描述纵向区域,在这参数N指第一条水平网格线,L指位于－0.025微米处
Y.MESH N=3 L=0.
第三条水平线位于0微米处
在这个例子中，前三条水平线用来定义厚度0.025微米二氧化硅(栅氧).
Y.MESH DEPTH=1.0 H1=0.125
添加了一个句子1微米深(DEPTH)的,垂直网格线均匀间隔0.125微米(H1)的区域
Y.MESH DEPTH=1.0 H1=0.250
添加了一个1微米深的,垂直网格线均匀间隔0.250微米的区域
ELIMIN COLUMNS Y.MIN=1.1
该语句将1.1微米(Y.MIN)以下网格线隔列(COLUMNS)删除,减少节点数
SPREAD LEFT WIDTH=.625 UP=1 LO=3 THICK=.1 ENC=2
SPREAD语句用来对网格线进行扭曲,以便更好的描述器件的边界.这个SPREAD语句将前三条网格线在左边(0-WIDTH之内, WIDTH在这里以过渡区域的中点为准。)的间隔从0.025(栅区氧化层)过渡到0.1微米(源区氧化层).其中UP指要定义的区域的上边界(此处为第一条网格线),LO指要定义的区域的下边界(此处为第三条网格线),THICK定义了这个区域的厚度.
X方向，左边0-0.625um区域，Y方向第1条水平到第3条水平线之间，氧化层厚度从0.025um到0.1um用2个网格过渡
SPREAD RIGHT WIDTH=.625 UP=1 LO=3 THICK=.1 ENC=2
这个SPREAD语句将前三条网格线的在右边的间隔从0.025(栅区氧化层)过渡到0.1微米(漏区氧化层).
参数ENC决定了从厚的区域过渡到薄的区域的变化特性.值越大过渡区越平缓,（ENC=2表明只在两格完成过渡）
X方向，左边0-0.625um区域，Y方向第1条水平到第3条水平线之间，氧化层厚度从0.025um到0.1um用2个网格过渡
COMMENT Use SPREAD again to prevent substrate grid distortion（失真）
COMMENT line NO.4 move to Y.Lo, >line No.4 will be not affected
SPREAD LEFT WIDTH=100 UP=3 LO=4 Y.LO=0.125
这个SPREAD语句将第四条网格线固定在0.125微米处（Y.LO=0.125）,可以使前两条SPREAD语句产生的网格扭曲不影响到0.125微米以下的网格，在这儿WIDTH参数取了一个特别大的值,可以把过渡性的区域放在器件的外面.
REGION SILICON
REGION是用来定义区域的材料性质,如果不特别说明区域的范围的话,则表示对整个结构进行定义,在这里定义整个区域为硅
REGION OXIDE IY.MAX=3
定义第三条网格线以上的区域为二氧化硅
ELECTR NAME=Gate X.MIN=0.625 X.MAX=2.375 TOP
ELECTR是用来定义电极位置的,在这里将栅极放在栅极二氧化硅的表面
ELECTR NAME=Substrate BOTTOM
将衬底接触电极放在器件的底部
ELECTR NAME=Source X.MAX=0.5 IY.MAX=3
将源区的接触电极放在器件的左边
ELECTR NAME=Drain X.MIN=2.5 IY.MAX=3
将漏区的接触电极放在器件的右边
PROFILE P-TYPE N.PEAK=3E15 UNIFORM
PROFILE语句是用来定义掺杂情况的,P-TYPE表示是P型掺杂, N.PEAK描述峰值浓度.这个语句定义整个衬底的浓度为均匀掺杂(UNIFORM),浓度为P型(P-TYPE)3E15(N.PEAK).
PROFILE P-TYPE N.PEAK=2E16 Y.CHAR=.25
这个语句定义沟道阈值调整的掺杂为P型,浓度为2E16，掺杂的特征长度(Y.CHAR)为0.25微米
PROFILE N-TYPE N.PEAK=2E20 Y.JUNC=.34 X.MIN=0.0 WIDTH=.5 XY.RAT=.75
PROFILE N-TYPE N.PEAK=2E20 Y.JUNC=.34 X.MIN=2.5 WIDTH=.5 XY.RAT=.75
以上两句定义了源(0-0.5微米处)和漏（2.5-3微米处）的掺杂区,他们的结深(Y.JUNC)为0.34微米,横向扩散率为0.75(XY.RAT),为N型(N-TYPE),浓度为2E20(N.PEAK).
INTERFAC QF=1E10
INTERFAC语句是用来定义界面态的,这个语句说明在整个二氧化硅的表面有浓度一致的固定电荷,浓度为1E10(QF).
PLOT.2D GRID TITLE="Example 1 - Initial Grid" FILL SCALE
PLOT.2D是用来显示二维图形的语句,
参数GRID表示在图中显示网表，
FILL表示不同的区域用颜色填充，
使用参数SCALE后,可以使显示图形的大小合适.
这个语句本身并不能显示器件的什么特性,只是给器件特性的显示提供一个平台,结合了其他的语句后才能显示所想要的图形,这一点在下面会给出示范.在这里的几个参数都是可有可无的,不妨把他们去掉,看看有什么不同,以加深理解.
该语句所得的图形如下:
到目前为止,器件的结构已经定义了,下面将对该网格进行调整以适应模拟的需要.
REGRID DOPING IGNORE=OXIDE RATIO=2 SMOOTH=1
REGRID语句是用来对网格按要求进行优化的语句.
当节点的掺杂特性超出了RATIO的要求时,该三角形网格将被分割成四个适合的小三角形,但二氧化硅区域不被包含在内(由IGNORE说明).
SMOOTH用来平滑网格的,以减小钝角三角形带来的不利影响,
SMOOTH=1表示平滑网格时,各个区域的边界不变,
SMOOTH=2表示仅仅不同材料的边界保持不变.参数DOPING说明优化网格的标准是基于杂质分布的,杂质分布变化快的区域自动进行调整.
PLOT.2D GRID TITLE="Example 1 - Doping Regrid" FILL SCALE
该语句生成的图形如下,大家可以仔细比较一下和上图的区别(在网格上有什么不同,尤其是在PN结的边缘.这儿浓度的变化最快).
CONTACT NAME=Gate N.POLY
CONTACT语句是用来定义电极相关的一些物理参数，
在这儿栅极(NAME)的材料被定义为N型的多晶硅(N.POLY).
MODELS CONMOB FLDMOB SRFMOB2
MODELS用来描述在模拟中用到的各种物理模型,
模拟时的温度也可以在这里设定(由参数TEMP设定).
除非又使用了该语句,否则该语句定义的模型一直有效.
参数CONMOB表示使用迁移率与杂质分布有关的模型,
参数FLDMOB表示使用迁移率与电场分布有关的模型.
参数SRFMOB2表示表面迁移率降低效应将被考虑.
SYMB CARRIERS=0
在这儿只选用了Poisson来解方程,
因为在这只需要势能,所以载流子类型为零.
METHOD ICCG DAMPED
METHOD语句设置了一个和SYMB语句相关的特定的求解的算法
在大多数的情况下,只需要这两个参数就能够得到最有效的零类型载流子模拟.
SOLVE
该语句用来获得解,在这里初始条件设置为0
REGRID POTEN IGNORE=OXIDE RATIO=.2 MAX=1 SMOOTH=1
该语句可以在势能变化快的地方将网格进一步优化,
PLOT.2D GRID TITLE="Example 1 - Potential Regrid" FILL SCALE
该语句显示的图形如下：
SYMB CARRIERS=0
SOLVE OUT.FILE=MDEX1S
保存零偏压下的解。SYMB语句必须在使用SLOVE语句前定义来获得下次的解。因为上一次获得解之后在网格中的节点已经改变。
PLOT.1D DOPING X.START=.25 X.END=.25 Y.START=0 Y.END=2
+ Y.LOG POINTS BOT=1E15 TOP=1E21 COLOR=2
+ TITLE="Example 1 - Source Impurity Profile"
PLOT.1D语句是用来显示参数的一维变化的.在这里参数DOPING说明显示的是杂质的分布情况,X.START,X.END,Y.START,Y.END用来定义想要考察的路径（起始坐标是（X.START,Y.START）,终点坐标是（X.END,Y.END））.
Y.LOG表示纵坐标使用对数坐标,最大值为TOP,最小值为BOT.
参数COLOR用来描述该曲线选用的颜色，不妨改变该参数，看看颜色发生了什么变化。
这条语句用来显示从（0.25,0）到（0.25,2）上的一维杂质分布,具体结果见图：
PLOT.1D DOPING X.START=1.5 X.END=1.5 Y.START=0 Y.END=2
+ Y.LOG POINTS BOT=1E15 TOP=1E17 COLOR=2
+ TITLE="Example 1 - Gate Impurity Profile"
这条语句用来显示从（1.5,0）到（1.5,2）上的一维杂质分布，具体结果见图：
PLOT.2D BOUND REGION TITLE="Example 1 - Impurity Contours" FILL SCALE
CONTOUR DOPING LOG MIN=16 MAX=20 DEL=.5 COLOR=2
CONTOUR DOPING LOG MIN=-16 MAX=-15 DEL=.5 COLOR=1 LINE=2
在这里PLOT.2D语句搭建了一个显示的平台，两个CONTOUR语句则在这个平台上描绘了所需参数的特性，CONTOUR语句是用来在最近的一个PLOT.2D语句上绘制各种物理参量的二维特性的。
在这里它们都是用来绘制杂质的二维分布（由参数DOPING说明）。
MIN和MAX则指定了参数的显示范围，DEL表示所显示的相邻曲线之间的在参数值上的间隔，负数表示是P型掺杂，正数表示是N型掺杂。
COLOR表示线条的颜色，LINE表示线条的类型。
LOG表示MIN，MAX和DEL都采用对数表示。
上面三条语句产生的图形如下：
SYMB CARRIERS=0
SOLVE
为了给下面的模拟提供一个起始条件，在这获得了一个零偏置解，因为器件在零偏置的时候，电流很小，所以使用零载流子模型就足够了。
SYMB CARRIERS=0
METHOD ICCG DAMPED
SOLVE V(Gate)=1.0
在使用SOLVE语句获得下一个解之前，SYMB语句必须再使用一次。因为网表的节点数在上一次求解的时候已经改变。
SYMB NEWTON CARRIERS=1 ELECTRON
下面将要求解漏极电压和漏极电流的关系，因为是NMOS器件，所以设置载流子类型为电子
SOLVE V(Drain)=0.0 ELEC=Drain VSTEP=.2 NSTEP=15
漏极上加上步长为VSTEP，扫描次数为NSTEP的扫描电压，然后进行模拟。
PLOT.1D Y.AXIS=I(Drain) X.AXIS=V(Drain) POINTS COLOR=2
+ TITLE="Example 1D - Drain Characteristics"
该语句显示漏极电压（横坐标）和漏极电流（纵坐标）的关系，结果下图：
LABEL LABEL="Vgs = 3.0v" X=2.4 Y=0.1E-4
LABEL语句用来在图上适当位置添加标志.
PLOT.2D BOUND JUNC DEPL FILL SCALE
+ TITLE="Example 1D - Potential Contours"
E.LINE X.START=2.3 Y.START=0.02 S.DELTA=-0.3 N.LINES=8
+ LINE.TYPE=3 COLOR=1
E．LINE是用来画电力线的,这条语句必须和PLOT.1D或者是PLOT.2D相结合使用.在这里要求最多画N.LINES条电力线,从(X.START,Y.START)开始画，S .DELTA定义了电力线起点之间的距离,正数表示在上一个条电力线的右边，负数表示在左边。
CONTOUR POTENTIA MIN=-1 MAX=4 DEL=.25 COLOR=6
这一条语句是用来绘制势能分布的（由参数POTENTIA决定），绘制的势能曲线从-1伏（MIN）开始，到4伏（MAX），每一条曲线之间电势差为0.25伏（DEL）,共有(MAX-MIN)/DEL条势能曲线。
LABEL LABEL="Vgs = 3.0v" X=0.2 Y=1.6
LABEL LABEL="Vds = 3.0v"
这两条语句在图中加了两个标志，使图形更具有可读性。上面几句绘制的势能曲线如下：
SOLVE V(Drain)=0 TSTEP=1E-18 TSTOP=1E-10
下面将要显示当漏极电压突然从5伏（上面一个SOLVE语句已经得到了）突然降到0伏（在这一个SOLVE语句中由V(Drain)得到）时的漏极电流瞬态曲线,因为瞬态响应的模拟不同于直流模拟,因而必须重新求解,在这里,设定求解时迭代的步长为TSTEP,模拟结束时间为TSTOP.
PLOT.1D X.AXIS=TIME Y.AXIS=I(Drain) Y.LOG X.LOG POINTS
这个语句设定纵坐标为漏极电流,横坐标为时间,两个坐标都使用对数坐标。
$ TSUPREM-4 N-channel MOS application
识别图像驱动
FOREACH LD ( 3 5 )
loop循环语句，循环5次，给LD赋值，分别为3和5。
MESH GRID.FAC=1.5
网格乘数因子1.5
MESH DY.SURF=0.01 LY.SURF=0.04 LY.ACTIV=2.0
Y方向表面层网格间距0.01um，表面层位置0.04um。活性层位置2um。
网格初始化，100晶向，硼掺杂浓度为1e15 cm-3，X方向宽度分别为1、1.1和1.2um。
SELECT TITLE="Mesh for Delta=0.@{LD}"
PLOT.2D SCALE GRID Y.MAX=3.0 C.GRID=2
绘制初始化网格，添加图标表格，绘制二维网格，保持宽长比。
DEPOSIT OXIDE THICKNESS=0.03
初始化垫氧，淀积厚度为0.03um。
IMPLANT BORON DOSE=1E12 ENERGY=35
P阱注入，注入硼1E12cm-2，能量为35KeV
METHOD PD.TRANS
用点缺陷模型仿真OED
DIFFUSE TEMP=1100 TIME=120 DRYO2 PRESS=0.02
P阱推进,扩散温度为1100℃，时间为120min，使用干氧，压力为0.02个大气压。
SELECT Z=LOG10(BORON) TITLE="Channel Doping (Delta=0.@{LD})"
PLOT.1D X.VALUE=0 RIGHT=3.0 BOTTOM=15 TOP=19 LINE.TYP=2 COLOR=2
LABEL X=1.8 Y=18.5 LABEL="After p-well drive" LINE.TYP=2 C.LINE=2
P阱掺杂，添加Z变量为硼掺杂浓度的对数，绘制select语句中定义的Z在结构的某一方向上随位置变化的函数图形或电学参数特性。
DEPOSIT NITRIDE THICKNESS=0.1
淀积氮化物，厚度为0.1um。
IMPLANT BORON DOSE=5E13 ENERGY=80
DIFFUSE TEMP=1000 TIME=360 WETO2
场区注入和氧化，注入硼，浓度为5e13cm-2,能量为80KeV，在湿氧环境下，扩散温度为1000°，时间360分钟。
ETCH NITRIDE ALL
刻蚀所有氮化物
IMPLANT BORON ENERGY=100 DOSE=1E12
阈值电压调整注入，注入硼，能量为 100KeV，浓度为 1012cm-2
SELECT Z=LOG10(BORON)
PLOT.1D X.VALUE=0 ^AXES ^CLEAR COLOR=2
绘制一维图表，绘制坐标轴，清屏
LABEL X=1.8 Y=18.2 LABEL="After Vt implant" LINE.TYP=1 C.LINE=2
添加Z为硼的对数，绘制select语句中Z在结构的某一方向上随位置变化的函数图形或电学参数特性。
SELECT Z=1
PRINT.1D X.VALUE=0.0 LAYERS
打印氧化物和硅的厚度，选择X=0处，打印一维各层信息。
ETCH OXIDE TRAP THICK=0.05
刻蚀氧化物，刻蚀氧化物陷阱，厚度为0.05um
DIFFUSE TEMP=950 TIME=30 DRYO2
栅极氧化，扩散温度950°，时间30分钟，干氧
DEPOSIT POLYSILICON THICKNESS=0.3 DIVISIONS=4
淀积多晶硅，厚度0.3um，网格数4
ETCH POLY LEFT P1.X=0.5
ETCH OXIDE TRAP THICK=0.04
//刻蚀多晶和氧化层，X方向0-0.5um；刻蚀多晶，左边起X方向0.5um；刻蚀氧化层陷阱，厚度0.04um
DEPOSIT OXIDE THICKNESS=0.02
淀积一个薄的氧化层；淀积氧化层，厚度0.02um
IMPLANT PHOS ENERGY=50 DOSE=5E13 IMPL.TAB=PHOSPHORUS
LDD注入，注入磷，能量50KeV，浓度5e13cm-2，分布模型为IMPL.TAB= PHOSPHORUS
DEPOSIT OXIDE THICK=0.2
低温氧化，淀积厚度为0.2um
ETCH OXIDE TRAP THICK=0.22
建立掩蔽侧墙，刻蚀氧化物陷阱，厚度0.22um
IMPLANT ARSENIC ENERGY=100 DOSE=2E15
源漏注入，注入砷，能量100KeV，浓度2e15cm-2
ETCH OXIDE LEFT P1.X=0.5
氧化物刻蚀，刻蚀氧化层，左边起，X方向0.5um处
METHOD COMPRESS
用一个氧化模型解多晶硅
DIFFUSE TEMP=900 TIME=30 DRYO2
源漏再氧化（包括多晶硅）；扩散温度900°，时间30分钟，干氧
DEPOSIT OXIDE THICK=0.3
ETCH OXIDE LEFT P1.X=0.3
BPSG—刻蚀，打接触孔，铝连接；淀积氧化层，厚度0.3um；刻蚀氧化层，左边起，X方向0.3um
DEPOSIT ALUMINUM THICK=0.5 SPACES=3
DEPOSIT PHOTORESIST THICK=1.0
ETCH PHOTORESIST RIGHT P1.X=0.6
ETCH ALUMINUM TRAP ANGLE=85 THICK=0.8
ETCH PHOTORESIST ALL
金属化，刻蚀源漏接触空；淀积铝，厚度0.5um，网格数3；淀积光刻胶厚度1.0；刻蚀光刻胶，右起X方向0.6，刻蚀铝，角度85°，厚度0.8um；刻蚀所有光刻胶
PLOT.2D SCALE GRID Y.MAX=3.0 C.GRID=2
SAVEFILE OUT.FILE=S4EX7AS@LD
STRUCTURE REFLECT RIGHT
SAVEFILE OUT.FILE=S4EX7AP@LD MEDICI
savefile out.f=s4ex7a@{LD}.tif tif
形成完整结构，然后保存，保存文件，结构命令，水平镜像堆成，右边，保存期间仿真文件
END
TITLE TMA MEDICI NPN Transistor Simulation
MESH
创建初始网格
X.MESH WIDTH=6.0 H1=0.250
网格横向宽为6u，间距为0.25u
Y.MESH Y.MIN=-0.25 Y.MAX=0.0 N.SPACES=2
在纵向－0.25和0之间创建两（N.SPACES）行网格
Y.MESH DEPTH=0.5 H1=0.125
纵向添加深度为0.5u的网格，纵向间距为0.125u
Y.MESH DEPTH=1.5 H1=0.125 H2=0.4
纵向再添加深度为1.5u的网格，其纵向间距从0.125u变化到0.4u
REGION NAME=Silicon SILICON
定义整个区域性质为silicon
REGION NAME=Oxide OXIDE Y.MAX=0
定义从－0.25到0的区域都为二氧化硅
REGION NAME=Poly POLYSILI Y.MAX=0 X.MIN=2.75 X.MAX=4.25
再次定义二氧化硅层的中间部分区域为poly
ELECTR NAME=Base X.MIN=1.25 X.MAX=2.00 Y.MAX=0.0
基区电极位置定义
ELECTR NAME=Emitter X.MIN=2.75 X.MAX=4.25 TOP
发射区电极位置定义（在整个器件顶部,TOP）
ELECTR NAME=Collector BOTTOM
集电区电极位置定义（在器件的最底部BOTTOM）
PROFILE N-TYPE N.PEAK=5e15 UNIFORM OUT.FILE=MDEX2DS
定义衬底为n型均匀搀杂，浓度为5e15，并将所有定义的掺杂特性记录在文件MDEX2DS中，在下次网格优化时方便调用
PROFILE P-TYPE N.PEAK=6e17 Y.MIN=0.35 Y.CHAR=0.16
+ X.MIN=1.25 WIDTH=3.5 XY.RAT=0.75
定义基区为p型掺杂，浓度为6e17，掺杂特征长度（Y.CHAR）为0.16，横向扩散率为0.75
PROFILE P-TYPE N.PEAK=4e18 Y.MIN=0.0 Y.CHAR=0.16
+ X.MIN=1.25 WIDTH=3.5 XY.RAT=0.75;
仍旧是定义基区的掺杂特性（和发射区邻接部分浓度较高）
PROFILE N-TYPE N.PEAK=7e19 Y.MIN=-0.25 DEPTH=0.25 Y.CHAR=0.17
+ X.MIN=2.75 WIDTH=1.5 XY.RAT=0.75；
定义n型发射区的掺杂特性
PROFILE N-TYPE N.PEAK=1e19 Y.MIN=2.0 Y.CHAR=0.27；
定义n型集电区的掺杂特性
REGRID DOPING LOG RATIO=3 SMOOTH=1 IN.FILE=MDEX2DS；
读入文件MDEX2DS,对网格进行优化处理，当网格上某节点的搀杂变化率超过3时，对这个网格进行更进一步的划分（分为四个全等的小三角形）
REGRID DOPING LOG RATIO=3 SMOOTH=1 IN.FILE=MDEX2DS；
再次进行同样的优化处理，将网格更加的细化
REGRID DOPING LOG RATIO=3 SMOOTH=1 IN.FILE=MDEX2DS
+ X.MIN=2.25 X.MAX=4.75 Y.MAX=0.50 OUT.FILE=MDEX2MP；
对发射区与基区交界部分的网格进行专门的优化处理。最后将整个完整定义的网格保存在文件MDEX2MP中
PLOT.2D GRID SCALE FILL
+ TITLE=”Example 2P - Modified Simulation Mesh”；
完成的网格如下图
MOBILITY POLYSILI CONC=7E19 HOLE=2.3 FIRST LAST；