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龙图腾网恭喜浙江大学申请的专利一种模拟MOSFET器件总剂量效应的高性能仿真方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114510892B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-22发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210087729.1，技术领域涉及：G06F30/3308；该发明授权一种模拟MOSFET器件总剂量效应的高性能仿真方法是由尹文言;李谭毅;詹启伟;陈文超设计研发完成，并于2022-01-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种模拟MOSFET器件总剂量效应的高性能仿真方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种模拟MOSFET器件总剂量效应的高性能仿真方法，并给出了总剂量效应作用下MOSFET器件内部和外部的电信息。该方法首先通过自由六面体网格对MOSFET器件的几何模型进行剖分；然后，采用控制体积有限元法CVFEM离散漂移‑扩散方程组，其中漂移‑扩散方程组的通量项通过六面体矢量基函数、有限差分法以及Scharfetter‑GummelSG方法进行插值计算；最后，采用牛顿迭代法求解离散后的漂移‑扩散方程组，得到MOSFET器件内部的电势和载流子浓度场信息，后处理得到MOSFET器件的电流‑电压曲线。本发明的仿真方法具有高置信度、高数值精度、高数值稳定性和可扩展性等优点。可用于高效、高精度数值模拟MOSFET器件的总剂量等多物理效应，进而提高集成电路的性能、稳健性和可靠性。

本发明授权一种模拟MOSFET器件总剂量效应的高性能仿真方法在权利要求书中公布了：1.一种模拟MOSFET器件总剂量效应的高性能仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：构建MOSFET器件的几何模型，进行六面体网格剖分；第二步：对剖分后的几何模型确定描述半导体电势、电子浓度和空穴浓度场信息的漂移-扩散方程组的数学形式，所述漂移-扩散方程组包括泊松方程、电流连续性方程和载流子漂移-扩散方程，所述的泊松方程为： 所述的电流连续性方程为： 载流子漂移扩散方程为： 式中，ε为硅的介电常数，φ为电势，q为单位电荷电量，n和p分别为电子浓度和空穴浓度，和分别为电离受主浓度和电离施主浓度；Jn和Jp分别为电子电流密度和空穴电流密度，t为时间，Rn和Rp分别为电子产生复合率和空穴产生复合率；E为电场，μn和μp分别为电子迁移率和空穴迁移率，Dn和Dp分别为电子扩散系数和空穴扩散系数；第三步：确定所述载流子漂移-扩散方程组的简化栅极边界条件和欧姆接触边界条件，所述的简化栅极边界条件为： 所述的欧姆接触边界条件为：φ＝Vapp+φeq 其中，为六面体的外法向量，εins为栅极氧化物的介电常数，dins为栅极氧化物的厚度，Vmetal为金属功函数，Vapp为施加的栅极电压，Qt为界面电荷，φeq为内建电势，ni为本征载流子浓度；第四步：通过CVFEM方法对漂移-扩散方程组进行离散，离散过程中关于电势和电流密度的通量项采用六面体矢量基函数、有限差分方法和SG方法进行插值计算，具体为：将漂移-扩散方程组记作： 其中a,b,u,和h是3×1向量，G是3×3矩阵： 简化栅极边界条件和欧姆接触边界条件分别简化为如下形式： 其中，uD为欧姆接触边界条件等式右侧三个变量所构成的3×1向量，β和γ是简化栅极边界条件等式右侧三个式子所构成的3×1向量，ΓD为狄利克雷边界，ΓM为混合边界； 步骤四中，在六面体的控制体上进行如下积分： 其中，Ci表示步骤一剖分得到的任意六面体Ωk的顶点i所对应的控制体，所述控制体由顶点i周围所有六面体的重心、顶点i所在面的面心、以顶点i为端点的边的中点所围成的区域组成；dV表示体积分，dS表示面积分；表示控制体Ci的第k个表面，ej∈EdgeΩk表示对六面体Ωk的所有边进行遍历，Wj表示六面体Ωk第j条边的权重值，0gj、1gj、2gj为六面体Ωk第j条边的通量项，分别与电场、电子电流密度和空穴电流密度相关，由下式得到： 式中，分别为六面体Ωk第j条边两个端点j1和j2的电势值，表示第j条边的长度，分别为端点j1和j2的电子浓度，分别为端点j1和j2的空穴浓度，B1、B2以及VT由下式定义： 式中，kb为玻尔兹曼常数，T为温度；第五步：采用全耦合牛顿迭代法求解离散以后的漂移-扩散方程组，具体为：构建如下系统方程： 式中，N为剖分网格中顶点总数，Fiui和ui是3×1向量，FU和U是3N×1向量，其中i＝0,1,2,......,N-1；U的初始值U0中的元素均设置为其中，和分别是电子和空穴的quasi-Fermi能量，Ec和Ev分别为导带底能量和价带顶能量；在初始值的基础上，对U进行迭代，通过第K步的解UK计算第K+1步的解UK+1，如下：UK+1＝UK+rΔUK其中r为阻尼因子，取1或0，ΔUK通过如下方程求解：JΔUk＝-FUk这里J是3N×3N雅可比矩阵，式中，括号中的0表示相应向量的第1行，1和2分别表示第2、3行，uj表示与顶点i相关联的顶点j的u矩阵；第六步：对步骤五进行不断迭代求解，直到求解得到的漂移-扩散方程组的解达到收敛条件，获得半导体器件中电势、电子浓度和空穴浓度场分布，所述的收敛条件为：上一迭代步的解与当前迭代步的解之间，电势绝对误差小于10-10V，电子和空穴浓度的绝对误差均小于10-5m-3。

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