半导体器件的计算机模拟方法PDF电子书下载

第一章 半导体器件数值模拟引论 1

1.1 引言 1

1.2 半导体器件模拟的分类 2

1.3 半导体器件模拟的基本方程 4

1.3.1 常规VLSI器件的模型方程 4

1.3.2 小尺寸VLSI器件的模型方程 8

1.4 半导体器件的分级模拟 10

参考文献 13

第二章 有限差分法和有限元法 14

2.1 有限差分法 14

2.2 有限元法 19

2.3.1 迭代方程 24

2.3 高阶稀疏线性方程组的解法 24

2.3.2 直接求解方法 34

参考文献 40

第三章 蒙特卡罗方法 41

3.1 用蒙特卡罗方法解题的一般步骤及收敛特性 41

3.2 随机数与伪随机数 44

3.3 伪随机数的检验 47

3.3.1 参数检验 47

3.3.2 均匀性检验 48

3.4 随机变量抽样 50

3.4.1 直接抽样 50

3.4.2 变换抽样 51

3.4.3 舍选抽样 53

3.4.4 复合抽样与近似抽样 55

3.4.5 若干重要例子 56

3.5 统计试验方法与确定性数值方法的结合 59

参考文献 61

第四章 PN结二级管的数值分析 62

4.1 基本模型方程及边界条件 62

4.2 PN结器件的一维稳态数值模拟 66

4.3 PN结器件的一维瞬态模拟 82

4.4 实际器件的模拟分析 90

4.4.1 电压源激励的瞬态分析 90

4.4.2 满足外部电路条件的瞬态分析 92

4.5 PN结二极管的两维稳态分析 95

4.5.1 模型方程的有限箱式法离散 95

4.5.2 离散化的偏微分方程系统的求解 104

4.5.3 高压PN结二级管的实际模拟结果 108

参考文献 110

第五章 双极型晶体管的数值模拟 111

5.1 双极型晶体管的一维模拟 111

5.1.1 双极型晶体管的一维模型 111

5.1.2 双极型晶体管的一维数值模拟方法 116

5.2 半导体器件多维模拟简介 120

5.3 双极型器件的二维稳态模拟 123

5.3.1 模型方程、边界条件及其离散化 124

5.3.2 非线性模型方程的线性化处理及求解 131

5.3.3 双极型晶体管二维拟的实例分析 136

5.4.1 瞬态分析的模型及模拟方法 143

5.4 双极型器件的二维瞬态模拟 143

5.4.2 实际器件的数值计算 155

5.5 双极型器件的三维稳态模拟 158

参考文献 166

第六章 MOS器件的数值分析 167

6.1 MOS器件的一维模拟 167

6.2 MOS器件的二维稳态模拟 169

6.2.1 有限元MOS器件的二维稳态模拟 169

6.2.2 MOS器件二维模拟的其它方法 194

6.2.3 MOS器件的二维稳态模拟结果 212

6.3 MOS器件的二维瞬态模拟 223

6.3.1 瞬态分析的模型及变量 223

6.3.2 数值模拟的方法 225

6.3.3 模拟结果及讨论 230

6.4 MOS器件的三维稳态模拟 233

6.4.1 器件模型 233

6.4.2 计算方法 234

6.4.3 MOS器件的三维模拟结果与讨论 238

参考文献 243

第七章 GaAs MESFET 的计算机分析 245

7.1 蒙特卡罗粒子模拟的引入 245

7.2 GaAs MESFET的蒙特卡罗粒子模型 247

7.2.1 粒子模型的能带结构和散射机制 248

7.2.2 粒子模型中的力F 255

7.3.1 粒子模拟的基本考虑 260

7.3 粒子模拟 260

7.3.2 粒子的模拟方法与讨论 262

7.3.3 粒子模拟方案与模型方程的等价性 276

7.4 蒙特卡罗粒子模拟的结果与讨论 281

7.4.1 器件的内部物理参数及端点特性 281

7.4.2 器件的噪声 285

参考文献 286

第八章 计算机模拟在半导体器件研制中的应用 288

8.1 新型结构器件的计算机研究 288

8.2 器件/工艺优化 295

8.2.1 器件/工艺优化的基本思想 295

8.2.2 器件/工艺优化的数学方法 297

8.2.3 器件/工艺优化的结果及讨论 300

8.3 器件最佳设计 303

8.3.1 磁敏MOS器件的计算机分析及其数值方案 303

8.3.2 磁敏MOS器件的最佳设计及讨论 310

参考文献 313

第九章 计算机模拟在大规模集成电路设计、分析及制备中应用 314

9.1 VLSI 器件设计规则的检验 314

9.1.1 VLSI 器件常用设计规则简介 314

9.1.2 按比例缩小规则的应用限制 318

9.2 大规模集成电路工艺统计模拟 326

9.2.1 生产工艺流程的统计分析 326

9.2.2 集成电路统计设计 335

参考文献 340