Sentaurus TCAD中仿真氢注入并激活

燎元计算

问题

QUESTION

很多学员问Hydrogen的注入和激活方法（在硅中或者SiC中）。有很多种方法可以实现，我把其中一个最完整的方法分享给大家，包括了注入模型的校正、扩散模型的设置、激活模型以及纳入NetActive中。

问题梳理

完成这个任务，需要解决三个问题：

• 将Hydrogen注入材料中；
• 使用diffusion激活Hydrogen，得到HActive；
• 将部分HActive，纳入总掺杂的计算中(NetActive)，以供sdevice调用。
  

解决方法

• 第一步：设置Hydrogen为Dopant（默认已经设置）
  第一步设置Hydrogen为Dopant，在Silicon中，Hydrogen是Dopant，但是在SiC中不是，因此需要这句话激活。
  DiffModel是扩散模型的设置，设置为Constant模型，即标配的Fick扩散模型；
  Dstar是Fick Model的扩散系数，决定了Hydrogen的扩散系数；
  ActivateModel是激活模型，设置为None，即所有HydrogenFree都会被激活。
• 第二步：校准Hydrogen Implant Model（MonteCarlo）
  离子注入模型可以通过如下代码进行校准，与实验结果。
• 第三步：计算HActive，纳入NetActive中。
  默认，并没有把HActive纳如NetActive中，以至于在sdevice不被识别为掺杂。（在采用NetActive的模式下）。因此，在Diffusion模型的运行过程中，修改算法，将Hydrogen纳入NetActive，代码如下。 其中，Hydrogen是氢原子的分布，HydrogenFree是自由的氢原子，第一个公式认为所有氢原子都是有效的。
  HActive是activeRatio和HydrogenFree的乘积，其中，activeRatio是我设置的一个激活参数，用于调整和校准，即认为只有部分氢原子被激活为掺杂。大家记得修改这个参数。
  后面的四项，分别是重写nNetActive、pNetActive、tNetActive、NetActive。
  这个操作是纳如NetActive的关键。
  这部分代码的原理比较复杂，会在我们的tcad培训中进行详细讲解。
• 第四步：注入氢原子，可以用MonteCarlo（推荐），也可以用analytic implant注入，但是要确保有对应的implant table定义，否则可能出现偏差。
• 第五步：激活氢原子。在一定温度下，激活氢原子。激活后，HActiver会自动纳入NetActive中。
  
  

工程与结果

我设置了一个工程，里面包括氢的注入和扩散。

下图所示为，在不同温度退火后的NetActive和HTotal（Hydrogen）的分布情况，可以看到氢的扩散和激活。需要注意的是，activeRatio设置为0.8，只激活了80%，大家可以根据自己的情况设置。

工程下载方法

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本文提到的工程（Implant_Hydrogen_by_LanXiaoMu_SemiDev.tar)免费分享，请私聊。

jiangnaner

感谢，我也是想要的