Разработка модели структуры в системе Sentaurus TCAD (Synopsys) - Создание двумерной модели фотоприемной ячейки КМОП-ФД в среде приборно-технологического моделирования Sentaurus TCAD (Synopsys)
Моделирование фотоприемной ячейки КМОП-ФД требует создания трехмерной модели, так как в плоскости топологии элементы фотоприемной ячейки имеют разные размеры. Однако трехмерная модель фотоприемной ячейки имеет большие временные затраты на технологическое и электрофизическое моделирование. К тому же, процесс редактирования такой модели довольно трудоемок, что не дает возможности вносить оперативные изменения в структуру.
Для решения поставленной задачи необходимо создать структуру, в которой будут симулироваться процесс накопления заряда фотодиодом, процесс переноса заряда из фотодиода в плавающий узел, и процесс сброса заряда из фотодиода и плавающего узла. На основе имеющейся топологии разработана 2D-структура пиксела, включающая в себя: ПУ, ФД, сток Т4 и истоки Т1 и Т2. (все расстояния между элементами соответствуют топологическому чертежу).
Сечение, структуры, взятое в основу 2D модели, приведено на рисунке 10. Оно состоит из двух взаимно перпендикулярных сечений: сечения фотодиода и сечения транзисторов восстановления, контакта Т4 и плавающего узла. Точка пересечения сечений - это контакт к области Т4, связывающий с ней фотодиод. Так как фотодиод связан с активными элементами ячейки металлическим затвором, мы можем развернуть перемычку вместе с фотозатвором в одну плоскость с активными элементами ячейки.
Рис. 10 Сечение модели на топологии ячейки (черная линия). Линиями зеленого цвета показано, как создано двумерное сечение.
Строя двумерное сечение структуры нужно учитывать то, что в плоскости топологии элементы фотоприемной ячейки имеют разный размер, а следовательно и разную емкость. Для того, чтобы двумерная модель могла учесть размеры областей по третьей координате, необходим инструмент, через который можно было бы регулировать либо размеры областей фотоприемной ячейки, либо их емкость. Учет третьей координаты необходим в областях ПУ и ФД, так как именно их емкость влияет на передачу зарядового пакета.
Для реализации поставленной задачи в 2D модели было предложено несколько решений.
Первый вариант - это создание областей таким образом, чтобы емкость одной и той же области в плоскости была равна емкости той же области в объеме (рисунок 11).
Рис 11 Вариант модели №1
Первый вариант является самым простым в практической реализации. Взяв топологические размеры областей ФД, истока и стока М1, в качестве размера по оси x берется полная площадь каждого элемента. Таким образом емкость каждого элемента переносится в плоскую структуру.
Плюсами данной модели является простое построение структуры, без подключения дополнительных конструкций к ячейки. Минусами же является увеличение размеров модели, а вместе с тем и количества узлов сетки, что приведет к значительному увеличению времени расчетов, а так же невозможность оперативного изменения емкости ПУ и ФД.
Второе - подсоединение к областям ПУ и ФД металлических затворов, и формирование с помощью них МОП конденсаторов, которые реализуют емкость по третьей координате.
Второй вариант гораздо лучше первого хотя бы потому, что фотодиод становится гораздо более компактным. Для реализации дополнительной емкости для ПУ и ФД в модели дополнительно создаются два МОП конденсатора. Они выполняются высоколегированными областями в подложке за пределами активной области, тонким (около 5нм) окисла и двумя металлическими затворами, подсоединенными к областям ПУ и ФД. (Уточнить методы расчета емкости МОП-конденсаторов). Регулировать емкость такой структуры можно путем изменения физических размеров МОП-конденсатора.
Модель данной ячейки была сделана в качестве тестовой модели (рис. 12). В основу модели легла трех-транзисторная (3Т) ячейка КМОП-ФД с фотозатвором.
Рис.12 Структура прибора, смоделированная в программе Tcad
Плюсами модели является возможность регулирования емкости узлов ПУ и ФД, меньший (по сравнению с предыдущим примером) размер модели. Минусом же является не достаточно точная и оперативная регулировка емкости областей ПУ и ФД.
Модель №2 является работоспособной. Командные файлы для технологического моделирования и электрофизического моделирования содержаться соответственно в приложении №1 и приложении №2.
Модель №3 представляет собой модель активной ячейки, в которой к областям ПУ и ФД подключены затворы, но в отличии от предыдущего варианта, они не выполнены в виде МОП-транзистеров. Вместо этого они "подвешены в воздухе", и сверху, через тонкий слой окисла (доли нанометра) к каждому из них подсоединены металлические контакты. К этим контактам в свою очередь подключаются "виртуальные" конденсаторы необходимой емкости (рисунок 13, 14).
Модель №3 является работоспособной. Командные файлы для технологического моделирования и электрофизического моделирования содержаться соответственно в приложении №3 и приложении №4.
Рис. 13 Модель КМОП-ФД пиксела
Рис. 14 Структура прибора, смоделированная в программе Tcad
Похожие статьи
-
История развития КМОП-ФД Временной интервал появления КМОП-ФД является размытым. После обнаружения фоточувствительности диодных структур и создания...
-
Постановка задачи ВКР На предприятии ОАО "НПП "Пульсар" в рамках ОКР (опытно конструкторской разработки) "Фотик-10" разработаны первые в России матричные...
-
Моделируемая фотоприемная ячейка, разработанная в ОКР "Фотик-10), имеет в своей основе ячейку два с половиной КМОП-ФД "два с половиной транзистора на...
-
Для проверки соответствия требованиям ТЗ, была поставлена задача разработки 3-D модели корпуса Kyocera KD-PB1D79 при помощи системы AutoCAD. В этой части...
-
Схема архитектуры проектируемой корпоративной СУЗ приведена в Приложении 3. СУЗ строится на основе двух групп элементов. Первая группа состоит из...
-
Учебный процесс в ННГАСУ сопровождается значительной информационной базой, развитием компьютерного парка и внедрением в образовательный процесс...
-
В работе использовались следующее программное обеспечение для решения поставленных задач: AutoCAD, ANSYS Workbench, ANSYS Icepak. Система AutoCAD...
-
Объектно-ориентированное программирование (ООП) является парадигмой программирования, которая представляет понятия, как "объекты", которые имеют поля...
-
Клиент (пользователь) делает заявку в отдел обслуживания. Данная заявка обрабатывается и передается менеджеру по отделу обслуживания. Менеджер по отделу...
-
Модель сущность-связь - модель данных, позволяющая описать концептуальные схемы предметной области. Для визуализации данной модели используются диаграммы...
-
Вариант использования - это связный блок функциональности, которую предоставляет классификатор. Этот блок описывает последовательности сообщений,...
-
Одним из главных вопросов на пути повышения качества образования является следующий: с помощью, каких механизмов можно улучшать, совершенствовать процесс...
-
Библиотеки стaндapтных элементов, Создание сборок - Система твердотельного моделирования SolidWorks
SolidWorks пpедостaвляет возможности создaния библиотек стaндapтных твеpдотельных моделей. Пpи этом необходимо создaть упpaвляющую тaблицу с пapaметpaми...
-
Пpоцесс создaния модели в SolidWorks нaчинaется с постpоения опоpного телa и последующего добaвления или вычитaния мaтеpиaлa. Для постpоения телa...
-
MATLAB - высокоуровневая система программирования, позволяющая резко сократить затраты труда при проверке алгоритмов и проведении прикидочных расчетов....
-
Для упрощения работы с трехмерной моделью на любом этапе проектирования и повышения ее наглядности в SolidWorks используется Дерево Построений (Feature...
-
По Р. Шеннону (Robert E . Shannon - профессор университета в Хантсвилле, штат Алабама, США ), "имитационное моделирование - Есть процесс конструирования...
-
Модели организации данных Основой любой базы данных является реализованная в ней модель данных, представляющая собой множество структур данных,...
-
Информационно-логические модели данных, Иерархическая модель - Система управления базами данных
Иерархическая модель Иерархическая структура представляет совокупность элементов, связанных между собой по определенным правилам. Графическим способом...
-
Моделирование различных вычислительных систем можно разделить на два главенствующих класса: матечатическое моделировании и имитационное. Математическое...
-
Имитационное моделирование - Разработка машиностроительных чертежей средствами AutoCAD
Имитационное моделирование (от англ. simulation) - это распространенная разновидность аналогового моделирования, реализуемого с помощью набора...
-
1.1 Методологические предпосылки исследования Исследование посвящено управлению знаниями в консалтинговых организациях, для которых главной формой...
-
Общие сведения о процессе моделирования в P-CAD 2004 P-CAD 2004 использует модуль моделирования (Simulator) системы Altium Designer 2004 (Protel 2004)....
-
При составлении бизнес-плана решаются задачи, которые можно сгруппировать в два раздела: собственно планирование, анализ результатов/ подготовка...
-
Создание базы данных (структура таблиц) База данных предназначена для работников гостиницы. В базе данных должны храниться сведения о проживающих...
-
Описание задачи Рассматривается угловое движение спутника, в котором в качестве органов управления используются двигатели-маховики. Полет в условиях...
-
В ранних проектах достаточно простых ИС каждое приложение представляло собой единый, функционально и информационно независимый блок. Для разработки...
-
Разработать и создать аналог системной утилиты "Диспетчер задач" по дисциплине "Системное программирование". "Диспетчер задач" должен содержать следующие...
-
Метод Гаусса. Метод Гаусса решения систем линейных уравнений состоит в последовательном исключении неизвестных и описывается следующей процедурой. С...
-
Диаграмма вариантов использования в среде Rational Rose Диаграмма вариантов использования является исходным концептуальным представлением или...
-
Проектирование и разработка сайта Средства разработки Язык гипертекстовой разметки HTML В Интернете сосредотачивается и передается достаточно большое...
-
Моделирование предметной области Этапом проектирования базы данных любого типа начинается с анализа предметной области, который заканчивается построением...
-
Структура и процесс функционирования системы управления базами данных - Разработка базы данных
СУБД является прикладным программным обеспечением, предназначенным для решения конкретных прикладных задач и выполнения системных функций, расширяющих...
-
Из всех изделий микроэлектроники наибольшее распространение получили интегральные микросхемы. Именно они характеризуют современный уровень развития...
-
Основные этапы имитационного моделирования - Имитационные модели информационных систем
Как уже отмечалось, имитационное моделирование применяют для исследования сложных экономических систем. Естественно, что и имитационные модели...
-
Структура проекта и базы данных MySQL Общая схема структуры базы данных CMS Drupal 7, включая подсистемы хранения страниц (нод), блоков, иерархии,...
-
СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ Своевременно получать информацию о ходе перевозочного процесса, расходе горючесмазочных...
-
Математическое и программное обеспечение (МО, ПО)- совокупность математических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации целей и задач...
-
Проектирование БД на базе модели типа объект--отношение Имеется целый ряд методик создания информационно-логических моделей. Одна из наиболее популярных...
-
Разработка физической модели базы данных На основе модели "сущность-связь" разрабатывается структура базы данных. Физическая модель для предметной...
Разработка модели структуры в системе Sentaurus TCAD (Synopsys) - Создание двумерной модели фотоприемной ячейки КМОП-ФД в среде приборно-технологического моделирования Sentaurus TCAD (Synopsys)