一种半导体器件的数值仿真方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体器件的数值仿真方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：基于半导体器件的半导体网格模型中各网格点分别对应的当前自变量，构建所述半导体器件对应的当前仿真方程组，在每次迭代求解的过程中，增加了针对每个网格点，基于所述网格点对应的网格掺杂浓度、当前电子浓度和当前空穴浓度，确定所述网格点的当前导电浓度，并基于所述当前导电浓度与预设浓度范围的判断结果，更新所述网格点的当前自变量的步骤，直到满足迭代结束条件时，确定所述半导体器件的数值仿真数据。本发明专利技术实施例解决了传统的迭代求解算法中只基于单一自变量构建方程组的问题，既保证了数值仿真结果的准确度又满足了算法收敛速度要求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件的数值仿真方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及数据仿真
，尤其涉及一种半导体器件的数值仿真方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]随着微电子技术的发展，半导体工艺水平和器件性能不断提升，TCAD（Technology Computer Aided Design，计算机辅助设计）算法在该过程中发挥着重要作用。TCAD算法是建立在半导体物理基础上的数值仿真工具，可以对不同工艺条件进行仿真，取代或部分取代昂贵、费时的工艺实验。
[0003]TCAD算法目前主要采用两种迭代求解算法，其一是迭代求解自变量构成的方程组，其二是迭代求解自变量构成的方程组。其中，表示电势，表示电子浓度，表示空穴浓度，，，，表示电子准费米能级，表示空穴准费米能级，表示电子迁移率，表示空穴迁移率，表示电子扩散率，表示空穴扩散率，表示与半导体器件的器件材料相关的常数。
[0004]自变量对应的数值仿真结果中可能会出现的情况，显然不符合物理现实，而自变量可保证数值仿真结果中的恒成立，但迭代求解自变量构建的方程组时，算法收敛速度极慢，因此需要找到一种既能保证数值仿真结果的准确度又能满足算法收敛速度要求的迭代求解方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种半导体器件的数值仿真方法、装置、设备及存储介质，以解决传统的迭代求解算法中只构建单一自变量的方程组的问题，既能保证数值仿真结果的准确度，又能满足算法收敛速度要求。
[0006]根据本专利技术一个实施例提供了一种半导体器件的数值仿真方法，该方法包括：
[0007]获取半导体器件的半导体网格模型中各网格点分别对应的当前自变量，并基于各所述当前自变量，构建所述半导体器件对应的当前仿真方程组；
[0008]对所述当前仿真方程组执行一次迭代求解操作，得到各所述网格点分别对应的当前仿真数据；其中，所述当前仿真数据中包含当前电子浓度和当前空穴浓度；
[0009]针对每个网格点，基于所述网格点对应的网格掺杂浓度、当前电子浓度和当前空穴浓度，确定所述网格点的当前导电浓度，并基于所述当前导电浓度与预设浓度范围的判断结果，更新所述网格点的当前自变量；
[0010]返回执行基于各所述当前自变量，构建所述半导体器件对应的当前仿真方程组的步骤，直到满足迭代结束条件时，基于各所述网格点分别对应的当前仿真数据，确定所述半
导体器件的数值仿真数据。
[0011]根据本专利技术另一个实施例提供了一种半导体器件的数值仿真装置，该装置包括：
[0012]当前仿真方程组确定模块，用于获取半导体器件的半导体网格模型中各网格点分别对应的当前自变量，并基于各所述当前自变量，构建所述半导体器件对应的当前仿真方程组；
[0013]当前仿真数据求解模块，用于对所述当前仿真方程组执行一次迭代求解操作，得到各所述网格点分别对应的当前仿真数据；其中，所述当前仿真数据中包含当前电子浓度和当前空穴浓度；
[0014]当前自变量更新模块，用于针对每个网格点，基于所述网格点对应的网格掺杂浓度、当前电子浓度和当前空穴浓度，确定所述网格点的当前导电浓度，并基于所述当前导电浓度与预设浓度范围的判断结果，更新所述网格点的当前自变量；
[0015]数值仿真数据确定模块，用于返回执行基于各所述当前自变量，构建所述半导体器件对应的当前仿真方程组的步骤，直到满足迭代结束条件时，基于各所述网格点分别对应的当前仿真数据，确定所述半导体器件的数值仿真数据。
[0016]根据本专利技术另一个实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括：
[0017]至少一个处理器；以及
[0018]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0019]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本专利技术任一实施例所述的半导体器件的数值仿真方法。
[0020]根据本专利技术另一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本专利技术任一实施例所述的半导体器件的数值仿真方法。
[0021]本专利技术实施例的技术方案，通过基于半导体器件的半导体网格模型中各网格点分别对应的当前自变量，构建半导体器件对应的当前仿真方程组，在每次迭代求解的过程中，增加了针对每个网格点，基于网格点对应的网格掺杂浓度、当前仿真数据中的当前电子浓度和当前空穴浓度，确定网格点的当前导电浓度，并基于当前导电浓度与预设浓度范围的判断结果，更新网格点的当前自变量的步骤，直到满足迭代结束条件时，确定半导体器件的数值仿真数据，解决了传统的迭代求解算法中只基于单一自变量构建方程组的问题，既保证了半导体器件的数值仿真结果的准确度，又满足了对半导体器件的数值仿真过程的算法收敛速度要求。
[0022]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术一个实施例所提供的一种半导体器件的数值仿真方法的流程图；
[0025]图2为本专利技术一个实施例所提供的一种半导体器件的数值仿真方法的具体实例的流程图；
[0026]图3为本专利技术一个实施例所提供的另一种半导体器件的数值仿真方法的流程图；
[0027]图4为本专利技术一个实施例所提供的一种半导体器件的数值仿真装置的结构示意图；
[0028]图5为本专利技术一个实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0029]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0030]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“目标”、“参考”、“当前”、“预设”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的数值仿真方法，其特征在于，包括：获取半导体器件的半导体网格模型中各网格点分别对应的当前自变量，并基于各所述当前自变量，构建所述半导体器件对应的当前仿真方程组；对所述当前仿真方程组执行一次迭代求解操作，得到各所述网格点分别对应的当前仿真数据；其中，所述当前仿真数据中包含当前电子浓度和当前空穴浓度；针对每个网格点，基于所述网格点对应的网格掺杂浓度、当前电子浓度和当前空穴浓度，确定所述网格点的当前导电浓度，并基于所述当前导电浓度与预设浓度范围的判断结果，更新所述网格点的当前自变量；返回执行基于各所述当前自变量，构建所述半导体器件对应的当前仿真方程组的步骤，直到满足迭代结束条件时，基于各所述网格点分别对应的当前仿真数据，确定所述半导体器件的数值仿真数据。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述网格点对应的网格掺杂浓度、当前电子浓度和当前空穴浓度，确定所述网格点的当前导电浓度，包括：将所述当前电子浓度和所述当前空穴浓度对应的浓度差值作为当前差值浓度，并将所述当前差值浓度和所述网格掺杂浓度之和作为所述网格点的当前导电浓度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述当前导电浓度与预设浓度范围的判断结果，更新所述网格点的当前自变量，包括：在所述当前导电浓度满足预设浓度范围的情况下，将第一自变量作为所述网格点的当前自变量；在所述当前导电浓度不满足预设浓度范围的情况下，将第二自变量作为所述网格点的当前自变量；其中，当所述预设浓度范围中最大的预设导电浓度小于或等于预设浓度阈值时，所述第一自变量为电势、电子浓度和空穴浓度，所述第二自变量为电势、电子准费米能级和空穴准费米能级；当所述预设浓度范围中最小的预设导电浓度大于或等于预设浓度阈值时，所述第一自变量为电势、电子准费米能级和空穴准费米能级，所述第二自变量为电势、电子浓度和空穴浓度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述半导体器件对应的器件参数数据，确定第一自变量对应的第一雅克比矩阵以及第二自变量对应的第二雅克比矩阵；其中，所述器件参数数据中包含至少两个参考掺杂浓度；针对每个参考掺杂浓度，基于所述参考掺杂浓度、参考仿真数据、第一雅克比矩阵和第二雅克比矩阵，确定条件数据组；其中，所述条件数据组中包含所述第一雅克比矩阵对应的第一条件数以及所述第二雅克比矩阵对应的第二条件数；基于各所述参考掺杂浓度分别对应的条件数据组，确定所述半导体器件对应的预设浓度范围。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述参考掺杂浓度、所述参考仿真数据、第一雅克比矩阵和第二雅克比矩阵，确定条件数据组，包括：将所述参考仿真数据和所述参考掺杂浓度代入到参考雅克比矩阵中，得到目标雅克比矩阵；
将所述目标雅克比矩阵的逆以及所述目标雅克比矩阵的范数对应的乘积作为所述参考雅克比矩阵对应的参考条件数；其中，当所述参考雅克比矩阵为第一雅克比矩阵时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏素缦，刘亚雄，
申请(专利权)人：苏州珂晶达电子有限公司，
类型：发明
国别省市：