半導(dǎo)體器件的二維仿真.pdf

1、相對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法而言，使用仿真軟件來模擬半導(dǎo)體器件的物理特性，在開發(fā)周期、開發(fā)成本、設(shè)計(jì)新器件等方面都有較大的優(yōu)勢。目前，數(shù)值模擬在半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域的地位越來越重要。本文采用漂移-擴(kuò)散模型描述半導(dǎo)體器件中的載流子和場的物理規(guī)律，漂移-擴(kuò)散模型的主要特點(diǎn)就是相對簡單，程序容易實(shí)現(xiàn)，解的穩(wěn)定性也較好。對于微米級的常見器件有比較高的精度，但對于尺度更小的器件就達(dá)不到需要的精度，所以，漂移-擴(kuò)散模型適應(yīng)于一般應(yīng)用。對于方程組的求解，采

2、用耦合算法。耦合法適用于方程組之間的耦合度很強(qiáng)的情況。耦合法的基本思想是同時(shí)求解（即同時(shí)進(jìn)行迭代）待求方程。在程序中利用函數(shù)庫PETSc求解，PETSc所封裝的方法實(shí)際就是牛頓迭代法，由于PETSc提供了很好的函數(shù)接口，所以在程序中就沒有獨(dú)立實(shí)現(xiàn)用牛頓迭代法求解大型方程組的部分，這極大提高了開發(fā)效率。最后分析程序最后得到的模擬結(jié)果，并與商業(yè)軟件Silvaco做比較，對比分析得到的結(jié)果。
　　本文的程序中，參考開源項(xiàng)目 Genius

3、，完成了半導(dǎo)體器件仿真軟件的邏輯部分。程序采用了新的框架，軟件模塊耦合性降低，可復(fù)用性提高。比如，有新的網(wǎng)格生成算法，只要接口一樣，就可以直接將程序中的網(wǎng)格模塊替換?；蛘咝枰捎镁雀叩奈锢砟Ｐ?，就可以將物理模型的定制模塊替換，等等。
　　本文的工作主要是半導(dǎo)體的理論推導(dǎo)和仿真軟件邏輯部分的編寫。具體內(nèi)容有：
　　從Boltzmann方程出發(fā)，推導(dǎo)半導(dǎo)體理論的數(shù)學(xué)物理方程，得到基本數(shù)學(xué)物理模型：漂移-擴(kuò)散方程組。