Simulation de composants et de dispositifs avec l'outil SILVACO

Cet outil de simulation permet d’aborder la modélisation physique et technologique (gravure, dépôt, implantation ionique, diffusion, oxydation, épitaxie…) des composants à base de matériaux semi-conducteurs.

Sur la base de cet outil, de nombreux travaux pratiques sont proposés aux étudiants :

• Simulation (électrique et/ou technologique) d'une jonction: Jonction PN, Jonction Schottky
• Simulation (électrique et/ou technologique) d'une capacité MOS
• Simulation (électrique et/ou technologique) d'un transistor MOS
• Simulation mixte (technologie/circuit) de dispositifs (cellule CMOS, oscillateur…)
• Simulation d'un transistor MESFET sur substrat GaAs

Méthodologie

1^ère phase :

• Familiarisation avec l’outil logiciel SILVACO
• Validation de la programmation à l’aide de briques de bases
• Simulation électrique d'une structure idéale d’une diode (N+ / P-) abrupte
• Proche du dispositif réalisé à l'AIME

2^e phase :

• Les étudiants traitent la simulation technologique du composant
• La réalisation se fait en plusieurs étapes : dépôt d’oxyde, gravure de l’oxyde, implantation
• Recuit d’implantation et dépôt des contacts d’anode et de cathode

Environnement

Salle CAO - Bât. P3 USTL

Prise en main du logiciel ATLAS

Simulation électrique

But : compréhension du fonctionnement électrique d'une diode.

Définition de la structure du composant et vérification du dopage.

Caractéristiques de la jonction à l'équilibre :

• Choix du maillage
• Structure de bande au niveau de la jonction
• Répartition des porteurs libres dans la structure
• Évolution du champ électrique

Et aussi… Étude de la jonction hors équilibre également réalisée.

Utilisation du module ATHENA

Simulation Technologique

But : illustrer quelques étapes de fabrication d'une diode.

Les étapes technologiques simulées :

• Croissance d'une couche d'oxyde
• Gravure de la couche d'oxyde
• Diffusion des dopants

Les étapes technologiques simulées :

• Recuit de diffusion
• Gravure du masque d'oxyde

Simulation complète de la diode

Conclusion

Ce travail de TER aborde de manière très simple la simulation électrique et la simulation technologique d'une diode.