2.2.2 衬底初始化

定义网格之后，下一步就是衬底初始化（Substrate Initialization）。

网格只规定了计算空间，而初始化则告诉 ATHENA：这个空间中使用什么材料、初始掺杂浓度是多少，以及采用一维还是二维仿真。

1. INIT：定义初始衬底

例如：

init silicon c.boron=3.0e15 two.d

这条命令表示：建立硅衬底，设置均匀的硼背景掺杂浓度为 (3.0\times10^{15}\ \mathrm{cm^{-3}})，并从一开始就采用二维仿真。

其中：

• silicon：指定衬底材料；
• c.boron：指定硼的初始掺杂浓度；
• two.d：指定二维仿真。

还可以使用 orientation 指定晶体取向，例如 orientation=111。

如果已知的是衬底电阻率，也可以通过 resistivity 设置，让软件根据相应的材料关系确定掺杂浓度。

2. AUTO、ONE.D 和 TWO.D

这三个参数决定仿真的维度。

• one.d：只进行一维计算，需要通过 x.locat 指定计算位置。
• two.d：从开始就进行完整的二维计算。
• auto：先进行一维计算，当工艺步骤使结构出现横向变化时，再自动切换到二维计算。

其中，auto 通常能够节省计算时间，因为很多初始工艺步骤在横向上是均匀的，没有必要立即进行完整的二维计算。

3. INFILE：从已有结构开始

除了直接建立新衬底，也可以读取以前保存的结构：

init infile=pre.str

这表示从已有的结构文件继续仿真，而不是重新建立一个全新的衬底。

需要区分的是：读取完整结构文件与导入一维掺杂分布并不是同一件事。

4. PROFILE：导入实际掺杂分布

如果掺杂浓度不是均匀的，而是随深度变化，例如来自二次离子质谱（SIMS）的测量数据，就可以使用 PROFILE 导入。

profile infile=boron.sims boron

常见的一维掺杂数据文件包含两列：

ATHENA 根据这些数据建立深度方向的掺杂分布，并可将其用于后续二维仿真。

因此，INIT 主要负责建立初始材料及其背景掺杂，而 PROFILE 可以进一步引入非均匀的掺杂分布。

小结

衬底初始化的核心，是为前面定义好的网格赋予初始材料和掺杂条件。

可以简单记住：

• LINE：决定网格在哪里、分得多细；
• INIT：决定初始衬底是什么材料、具有怎样的背景掺杂；
• PROFILE：导入随空间变化的掺杂分布。

网格定义计算空间，衬底初始化则为这个空间建立初始的材料与掺杂状态。