Автор: Зубченко Кирилл Александрович

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №28 (162) июль 2017 г.

Дата публикации: 14.07.2017

Статья просмотрена: 7 раз

Библиографическое описание:

Зубченко К. А. Приборно-технологическое моделирование как метод исследования полупроводниковых структур // Молодой ученый. — 2017. — №28. — С. 31-33.



Рассмотрены варианты программного обеспечения для систем численного моделирования технологических процессов и приборных характеристик полупроводниковых приборов.

Ключевые слова: приборно-технологическое моделирование, двумерное моделирование, двумерный и трехмерный численный анализ, программные инструменты приборно-технологического моделирования

Эффективным методом исследования полупроводниковых структур является приборно-технологическое моделирование, позволяющее без проведения многочисленных экспериментов исследовать влияние всех параметров конструкции и получить представление о происходящих внутри структуры процессах, т. е. получить расчетные распределения: распределения потенциала, электрического поля, областей пространственного заряда и других параметров. Такой метод исследования по сравнению с проведением эксперимента существенно уменьшает затрачиваемое время, а также стоимость разработки.

Таким образом, математическое моделирование играет все большую роль в микроэлектронике. В настоящее время существуют программы, предназначенные для разработки перспективных технологий в микроэлектронике. С их помощью можно предсказать одномерные и двумерные профили распределения примесей.

Для проведения приборно-технологического моделирования полупроводникового прибора необходимо выбрать инструмент, например, программу двумерного моделирования электрических характеристик прибора.

В настоящее время разработано множество систем численного моделирования технологических процессов и приборных характеристик полупроводниковых приборов [1]. Методы численного решения уравнений переноса достаточно хорошо разработаны и являются эффективным инструментом для моделирования и анализа полупроводниковых приборов. Многомерные численные модели могут применяться на стадии разработки приборов, оптимизации их структур, выбора полупроводникового материала и параметров технологического процесса [2, 3].

Двумерный и трехмерный численный анализ позволяет также получить более полные сведения о работе приборов, определить границы применимости простых аналитических моделей, выявить и исследовать некоторые новые эффекты. Многомерные модели широко применяются при анализе короткоканальных эффектов, имеющих место в приборах с микронными размерами рабочих областей. Успехи современной микроэлектроники в миниатюризации полупроводниковых приборов делают такое моделирование особенно актуальным.

Программные средства приборно-технологического моделирования — отдельный класс программного обеспечения прикладного характера, предназначенного для разработки и оптимизации полупроводниковой технологии и приборов. Эта область в англоязычной литературе обозначается как TCAD — Technology Computer-Aided-Design. Программные инструменты приборно-технологического моделирования позволяют рассчитывать распределения примеси, электрофизические параметры слоев, электрические характеристики интегральных полупроводниковых структур путем решения фундаментальных физических дифференциальных уравнений в частных производных.

В основе численного моделирования полупроводниковых приборов лежит решение системы уравнений в частных производных, описывающей статическое и динамическое поведение носителей в полупроводнике под влиянием внешних полей. Часть уравнений, входящих в эту базовую систему, могут быть получены из уравнений Максвелла, а уравнения переноса — путем последовательного вычисления моментов классического кинетического уравнения Больцмана. Решение интегро-дифференциального уравнения Больцмана представляет сложную проблему, особенно в случае пространственно-неоднородных явлений. Обычно используется квазистатическое приближение, которое справедливо, если произведение максимальных скоростей носителей и времен релаксации пренебрежимо мало по сравнению с активными размерами прибора.

При численном моделировании вопросы программно-аппаратно-временных ресурсов и степени надежности получаемого решения связаны с проблемой сходимости и точности получаемого численного решения.

Система дифференциальных уравнений в частных производных, описывающих структуру полупроводниковых приборов, в общем случае не имеет аналитического решения. Решение таких систем уравнений может быть найдено только численными методами.

Литература:

  1. Миллер Д. Моделирование полупроводниковых приборов и технологических процессов // Последние достижения. ‒ М.: Радио и связь, 1989. ‒ 280 c.
  2. Антонетти П. Моделирование элементов и технологических процессов. ‒ М.: Радио и связь, 1988. ‒ 496 c.
  3. Польский Б. С. Численное моделирование полупроводниковых приборов. ‒Рига: Зинатне, 1986. ‒ 168 с.
Основные термины (генерируются автоматически): полупроводниковых приборов, характеристик полупроводниковых приборов, полупроводниковых структур, приборно-технологического моделирования, приборных характеристик полупроводниковых, исследования полупроводниковых структур, численного моделирования, численного моделирования технологических, систем численного моделирования, моделирования технологических процессов, моделирования полупроводниковых приборов, инструменты приборно-технологического моделирования, моделирование полупроводниковых приборов, миниатюризации полупроводниковых приборов, анализа полупроводниковых приборов, трехмерный численный анализ, структуру полупроводниковых приборов, метод исследования полупроводниковых, численного решения уравнений, интегральных полупроводниковых структур.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос