[發(fā)明專利]一種用于快速離化器件的數(shù)值仿真方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110316014.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113076669A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁琳;黃鑫遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F111/10
• 代理公司: 武漢華之喻知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42267
• 代理人: 鄧彥彥;廖盈春

本發(fā)明提供一種用于快速離化器件的數(shù)值仿真方法及系統(tǒng)，包括：確定快速離化器件的待仿真區(qū)域及其尺寸，利用相互垂直的線段將待仿真區(qū)域劃分為多個(gè)網(wǎng)格，根據(jù)各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)對(duì)應(yīng)的快速離化器件的摻雜情況賦予各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的摻雜濃度值；選用漂移擴(kuò)散模型及對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)，以及電子和空穴遷移率模型、復(fù)合率模型以及產(chǎn)生率模型求解快速離化器件動(dòng)態(tài)觸發(fā)過(guò)程中的器件特性；基于各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的摻雜濃度值，將漂移擴(kuò)散模型中的微分方程離散化，得到離散化處理后的漂移擴(kuò)散模型；基于離散化處理后的模型采用牛頓迭代法同時(shí)求解各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上的器件特性參數(shù)，以完成對(duì)器件動(dòng)態(tài)觸發(fā)過(guò)程中不同時(shí)刻的器件特性進(jìn)行數(shù)值仿真。本發(fā)明可以用于器件動(dòng)態(tài)過(guò)程的仿真。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體分析領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于快速離化器件的數(shù)值仿真方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

快速離化器件是非光控半導(dǎo)體器件中，導(dǎo)通速度最快的功率半導(dǎo)體器件，其在脈沖功率技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。快速離化器件的導(dǎo)通機(jī)理是延遲雪崩擊穿現(xiàn)象，這種特殊的物理現(xiàn)象目前仍處于研究中。對(duì)于延遲雪崩擊穿現(xiàn)象的研究，需要憑借半導(dǎo)體器件的數(shù)值仿真，來(lái)對(duì)器件內(nèi)部的物理過(guò)程進(jìn)行模擬。此外，通過(guò)半導(dǎo)體器件的數(shù)值仿真，可以確定出器件的最佳特性參數(shù)，進(jìn)而用于快速離化器件的生產(chǎn)制備。

半導(dǎo)體器件的數(shù)值仿真可以對(duì)半導(dǎo)體器件的特性進(jìn)行仿真預(yù)測(cè)，是器件的設(shè)計(jì)中必不可少的重要工具，為器件的生產(chǎn)制備提供了指導(dǎo)，可以降低器件的生產(chǎn)成本。

用于半導(dǎo)體器件模擬的軟件稱為TCAD(Technology Computer Aided Design)軟件，如今，世界上已有多款商用的TCAD軟件。然而，由于快速離化器件的導(dǎo)通機(jī)理尚處于研究階段，在研究過(guò)程中，對(duì)要求所使用的TCAD軟件有盡可能大的靈活性以及修改空間。目前商用的TCAD軟件，出于對(duì)軟件的保護(hù)，程序的靈活性受限，給用戶提供的可修改空間非常小。因此，商用的TCAD軟件不適合用于快速離化器件的研究和數(shù)值仿真。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于快速離化器件的數(shù)值仿真方法及系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有軟件不適合用于快速離化器件仿真的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種用于快速離化器件的數(shù)值仿真方法，包括如下步驟：

確定快速離化器件的待仿真區(qū)域及其尺寸，利用相互垂直的線段將待仿真區(qū)域劃分為多個(gè)網(wǎng)格，根據(jù)各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)對(duì)應(yīng)的快速離化器件的摻雜情況賦予各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的摻雜濃度值；

選用漂移擴(kuò)散模型及對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)，以及相關(guān)的電子和空穴遷移率模型、復(fù)合率模型以及產(chǎn)生率模型求解快速離化器件動(dòng)態(tài)觸發(fā)過(guò)程中的器件特性；

基于所述各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的摻雜濃度值，利用有限差分法將所述漂移擴(kuò)散模型中的微分方程離散化，得到離散化處理后的漂移擴(kuò)散模型；

基于離散化處理后的漂移擴(kuò)散模型采用牛頓迭代法同時(shí)求解各個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上的器件特性參數(shù)，以完成對(duì)快速離化器件動(dòng)態(tài)觸發(fā)過(guò)程中不同時(shí)刻的器件特性進(jìn)行數(shù)值仿真。

在一個(gè)可選的示例中，所述快速離化器件的漂移擴(kuò)散模型為：