本文關鍵詞： 半導體器件 漂移擴散方程 數(shù)值模擬 仿真軟件　出處：《電子科技大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：在最初的時候,人們采用解析的方法對半導體器件進行分析,雖然這種方法能夠分析出一些器件的特性,但是一旦器件結構稍微復雜,分析起來就會加倍的困難。眾所周知,集成電路的發(fā)展速度是非常驚人的,但是解析的方法卻難以跟上集成電路發(fā)展的腳步。半導體數(shù)值模擬技術就是在這種大背景下逐漸發(fā)展起來的,它基于半導體器件必須滿足的基本方程,然后通過一步步的離散、數(shù)值求解得出器件的參數(shù)和特性。而本文研究的基本模型就是對基本方程及基本方程涉及的物理量的處理過程。本文介紹的是基于硅材料的半導體器件基本模型,具體包括漂移擴散模型、復合率模型和遷移率模型等。迄今為止國內還沒有一款真正通用的半導體器件數(shù)值模擬軟件,我國的半導體器件數(shù)值分析工作絕大多數(shù)都是由國外的商用軟件完成的。但是國外的軟件不僅價格昂貴,而且相對高級的模塊還不對我國開放,這極大的限制甚至阻礙了我國半導體器件行業(yè)的發(fā)展。而本文所研究的半導體器件基本模型就是為制作通用半導體仿真軟件打基礎。硅材料是現(xiàn)階段技術開發(fā)最成熟的半導體材料,同時也是資料最全面的,所以將它作為最初始研究的材料是最有意義的,而且也是最可行的。本文主要分為兩個部分:理論部分和仿真部分。在理論部分,首先給出半導體器件遵循的漂移擴散方程,然后用有限體積法對它進行離散,得出具體網格點的求解方程組。再根據(jù)網格點的求解方程組進行編程,計算出系數(shù)矩陣,求解系數(shù)矩陣得出反映半導體器件特性的數(shù)值結果。仿真部分是為了驗證模型的正確性及軟件是否可用,本文專門模擬了一些半導體器件。從最簡單的PN結二極管開始,到肖特基二極管、二維PN結二極管、二極管的反向特性曲線、三極管和MOS器件等。每個器件模型都經歷了建模、電勢求解、IV曲線求解和驗證、修改的過程。
[Abstract]:In the beginning, people used analytical method to analyze semiconductor devices. Although this method can analyze the characteristics of some devices, but once the device structure is slightly complex. Analysis will double the difficulty. As we all know, the speed of the development of integrated circuits is amazing. However, analytical methods are difficult to keep up with the development of integrated circuits. Semiconductor numerical simulation technology is developed under this background, which is based on the basic equations that semiconductor devices must satisfy. And then discretize step by step. The basic model studied in this paper is the process of dealing with the basic equation and the physical quantity involved in the basic equation. The basic model of semiconductor device based on silicon material is introduced in this paper. . Including drift-diffusion model, recombination model and mobility model, so far, there is not a real universal numerical simulation software for semiconductor devices in China. Most of the numerical analysis of semiconductor devices in China is done by foreign commercial software, but the foreign software is not only expensive, but also relatively advanced modules are not open to our country. This greatly restricts and even hinders the development of semiconductor device industry in China. The basic model of semiconductor device studied in this paper is to lay the foundation for the manufacture of general semiconductor simulation software. Silicon material is the most important technology development at the present stage. Mature semiconductor material. At the same time, it is also the most comprehensive data, so it is the most meaningful as the most initial research materials, and is the most feasible. This paper is divided into two parts: theoretical part and simulation part. In the theoretical part. First, the drift diffusion equation of semiconductor devices is given, then the finite volume method is used to discretize it, and the solution equations of specific grid points are obtained, and then the programming is carried out according to the solution equations of grid points. The coefficient matrix is calculated and the numerical results reflecting the characteristics of semiconductor devices are obtained by solving the coefficient matrix. The simulation part is to verify the correctness of the model and whether the software is available. This paper simulates the reverse characteristic curves of semiconductor devices from the simplest PN junction diodes to Schottky diodes, two-dimensional PN junction diodes, and diodes. Each device model has gone through the process of modeling, potential solving, IV curve solving, verification and modification.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN303

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