蒙特卡羅法在半導(dǎo)體器件模擬中的應(yīng)用.pdf

1、隨著半導(dǎo)體技術(shù)不斷發(fā)展和制作工藝的不斷進步，半導(dǎo)體器件開始進入納米時代。由小尺寸化帶來的物理效應(yīng)，如量子效應(yīng)等在大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路中產(chǎn)生的影響開始變得不可忽略。傳統(tǒng)的數(shù)值模擬模型，如漂移擴散模型和流體力學(xué)模型求解小尺寸半導(dǎo)體器件越來越不準確。蒙特卡羅法作為一種模擬粒子運動的數(shù)值方法開始廣泛運用于半導(dǎo)體器件的模擬研究。
　　蒙特卡羅法是利用隨機數(shù)對物理過程進行模擬的方法，該方法在物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。本文研究了蒙

2、特卡羅模擬半導(dǎo)體器件內(nèi)部載流子運動的原理，設(shè)計程序模擬半導(dǎo)體器件。設(shè)計過程中采用矩形網(wǎng)格對器件結(jié)構(gòu)進行劃分，用有限差分法對載流子在空間上進行離散，電荷分配則采用單位云(CIC)方法。研究討論了利用蒙特卡羅法模擬半導(dǎo)體器件時采用的物理模型及數(shù)值方法，提出了程序設(shè)計流程，將模擬結(jié)果與 Silvaco仿真軟件的模擬結(jié)果進行對比分析。通過對器件內(nèi)部的電子濃度以及電勢分布等參數(shù)的比較，驗證了蒙特卡羅法的正確性。
　　主要內(nèi)容為：
　　

3、1簡述半導(dǎo)體器件模擬的發(fā)展歷史，重點介紹了蒙特卡羅法與解析的漂移擴散法等傳統(tǒng)方法相比的優(yōu)勢。
　　2推導(dǎo)了蒙特卡羅法所需的物理模型，包括粒子散射機制中的雜質(zhì)散射和聲子散射、粒子飛行的隨機模型、自然邊界條件和固定邊界條件的處理等。
　　3討論了初始條件、網(wǎng)格劃分、時間步長、收斂性等數(shù)值問題，通過數(shù)學(xué)模型設(shè)計模擬流程，用C++編程實現(xiàn)模擬程序。
　　4用所編寫的程序模擬 N+PN+管、MESFET等典型半導(dǎo)體器件，將模擬結(jié)