[发明专利]一种肖特基二极管的仿真模型的计算方法及系统

说明书

本发明公开了一种肖特基二极管的仿真模型的生成方法及系统，所述方法包括：将肖特基二极管的轻掺杂的外延层上方设置SiOsubgt;2/subgt;介质层，介质层上方定义为肖特基接触；根据MIS结构的能带图计算介质层的厚度和介质层与外延层界面处的陷阱电荷密度；利用Sentaurus TCAD工具绘制出肖特基二极管的结构图形；为每一个区域指定材料以及掺杂浓度；添加接触作为器件的电极，添加肖特基接触作为器件的阳极，欧姆接触为器件的阴极；将肖特基二极管的结构图形进行剖分和网格化。利用该生成方法得到的模型的仿真结果与实际结果吻合，为后续建立准确的高频模型打下坚实基础。

技术领域

本发明涉及太赫兹领域，具体涉及一种肖特基二极管的仿真模型的计算方法及系统。

背景技术

太赫兹(THz)波是频率介于0.3THz～3THz范围内的电磁波，其波长短，是很好的宽带信息载体，在高分辨率光谱学、成像系统、通信领域有很大的应用前景；太赫兹波能够穿透生物组织并不会对生物细胞产生有害电离，特别适合生物医学成像，并有取代X射线成像的趋势；太赫兹波的光子能量能够与物质基本单元之间的能量产生共振，在物质科学研究领域具有很广阔的应用前景。随着太赫兹波的广泛应用，对高功率、高频率倍频电路的需求越来越大。

砷化镓(GaAs)肖特基二极管在毫米波和太赫兹波频段的应用中占据重要的地位。由于目前肖特基二极管的器件模型与倍频电路相关设计的仿真模型不同步，在高频段的设计中，倍频电路的实际测试结果与仿真结果差距较大，为高频段、高功率太赫兹倍频单片电路的研究造成了困难。因此，需要建立准确的砷化镓(GaAs)肖特基二极管器件模型，从而为其高频段、高功率的设计与应用提供参考和依据。

由于实际的肖特基二极管器件在肖特基接触区域不存在介质，即肖特基接触为半导体和金属Ti的直接接触。但是由于半导体的边缘存在晶格损伤以及在半导体和金属的接触处存在一定浓度的界面态，该损伤和界面态会引起一定的泄漏电流，使实际的器件理想因子大于1。采用实际的肖特基二极管结构(肖特基金属/肖特基接触/外延层/缓冲层)仿真器件的电学特性时，仿真的结果是理想的状态：理想因子n＝1，不能预测出实际器件电流的构成。由于半导体的边缘存在化学键的断裂、金属和半导体接触时存在晶格损伤导致一定密度的界面电荷，该损伤和缺陷电荷会造成一定的泄漏电流即隧穿电流，使实际的器件理想因子大于1。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术缺陷，将损伤和缺陷电荷因素等效为在器件的肖特基金属与半导体接触之间存在一定厚度的介质层，并为该区域赋予一定密度的界面电荷，从而准确预测实际的电流分布即隧穿电流所占热电子发射电流的比值，并在SentaurusTCAD中得以验证。

为了实现上述目的，本发明提出了一种肖特基二极管的仿真模型的生成方法，所述方法包括：

将肖特基二极管的轻掺杂的外延层上方设置SiO₂介质层，介质层上方定义为肖特基接触；

根据MIS结构的能带图计算介质层的厚度，以及介质层与外延层界面处的陷阱电荷密度；

介质层与外延层界面处的陷阱电荷密度；

利用Sentaurus TCAD工具绘制出肖特基二极管的结构图形；

为每一个区域指定材料以及掺杂浓度；

添加接触作为器件的电极，添加肖特基接触作为器件的阳极，欧姆接触为器件的阴极；

将肖特基二极管的结构图形进行剖分和网格化。

作为上述方法的一种改进，所述介质层的厚度、介质层与外延层界面处的陷阱电荷密度的计算步骤包括：

根据MIS结构的能带图得到如下关系：

qΦ_m＝qΔ+qλ+qΦ_B0    (1)