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文檔簡(jiǎn)介
1、相對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法而言,使用仿真軟件來(lái)模擬半導(dǎo)體器件的物理特性,在開(kāi)發(fā)周期、開(kāi)發(fā)成本、設(shè)計(jì)新器件等方面都有較大的優(yōu)勢(shì)。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(lái)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(chǎng)的物理規(guī)律,漂移-擴(kuò)散模型的主要特點(diǎn)就是相對(duì)簡(jiǎn)單,程序容易實(shí)現(xiàn),解的穩(wěn)定性也較好。對(duì)于微米級(jí)的常見(jiàn)器件有比較高的精度,但對(duì)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(duì)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(kù)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(méi)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(kāi)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(duì)比分析得到的結(jié)果。
本文的程序中,參考開(kāi)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。
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