ஃபோட்டானிக் ஒருங்கிணைந்த சுற்று வடிவமைப்பு

வடிவமைப்புஃபோட்டானிக்ஒருங்கிணைந்த சுற்று

ஃபோட்டானிக் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகள்(PIC) பெரும்பாலும் கணித ஸ்கிரிப்டுகளின் உதவியுடன் வடிவமைக்கப்படுகின்றன, ஏனெனில் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர்கள் அல்லது பாதை நீளத்திற்கு உணர்திறன் கொண்ட பிற பயன்பாடுகளில் பாதை நீளத்தின் முக்கியத்துவம்.படம்பல அடுக்குகளை (பொதுவாக 10 முதல் 30 வரை) ஒரு வேஃபரில் பேட்டர் செய்வதன் மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது, இவை பல பலகோண வடிவங்களால் ஆனவை, பெரும்பாலும் GDSII வடிவத்தில் குறிப்பிடப்படுகின்றன. ஃபோட்டோமாஸ்க் உற்பத்தியாளருக்கு கோப்பை அனுப்புவதற்கு முன், வடிவமைப்பின் சரியான தன்மையை சரிபார்க்க PIC ஐ உருவகப்படுத்த முடியும் என்பது மிகவும் விரும்பத்தக்கது. உருவகப்படுத்துதல் பல நிலைகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது: மிகக் குறைந்த நிலை முப்பரிமாண மின்காந்த (EM) உருவகப்படுத்துதல் ஆகும், அங்கு உருவகப்படுத்துதல் துணை-அலைநீள மட்டத்தில் செய்யப்படுகிறது, இருப்பினும் பொருளில் உள்ள அணுக்களுக்கு இடையிலான தொடர்புகள் மேக்ரோஸ்கோபிக் அளவில் கையாளப்படுகின்றன. வழக்கமான முறைகளில் முப்பரிமாண வரையறுக்கப்பட்ட-வேறுபாடு நேர-டொமைன் (3D FDTD) மற்றும் ஐஜென்மோட் விரிவாக்கம் (EME) ஆகியவை அடங்கும். இந்த முறைகள் மிகவும் துல்லியமானவை, ஆனால் முழு PIC உருவகப்படுத்துதல் நேரத்திற்கும் நடைமுறைக்கு மாறானவை. அடுத்த நிலை 2.5-பரிமாண EM உருவகப்படுத்துதல் ஆகும், அதாவது வரையறுக்கப்பட்ட-வேறுபாடு கற்றை பரவல் (FD-BPM). இந்த முறைகள் மிகவும் வேகமானவை, ஆனால் சில துல்லியத்தை தியாகம் செய்கின்றன மற்றும் பாராக்ஸியல் பரவலை மட்டுமே கையாள முடியும், எடுத்துக்காட்டாக, ரெசனேட்டர்களை உருவகப்படுத்த இதைப் பயன்படுத்த முடியாது. அடுத்த நிலை 2D FDTD மற்றும் 2D BPM போன்ற 2D EM உருவகப்படுத்துதல் ஆகும். இவையும் வேகமானவை, ஆனால் மட்டுப்படுத்தப்பட்ட செயல்பாட்டைக் கொண்டுள்ளன, ஏனெனில் அவை துருவமுனைப்பு சுழற்சிகளை உருவகப்படுத்த முடியாது. மேலும் ஒரு நிலை பரிமாற்றம் மற்றும்/அல்லது சிதறல் அணி உருவகப்படுத்துதல் ஆகும். ஒவ்வொரு முக்கிய கூறும் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீடு கொண்ட ஒரு கூறுக்குக் குறைக்கப்படுகிறது, மேலும் இணைக்கப்பட்ட அலை வழிகாட்டி ஒரு கட்ட மாற்றம் மற்றும் தணிப்பு உறுப்புக்குக் குறைக்கப்படுகிறது. இந்த உருவகப்படுத்துதல்கள் மிகவும் வேகமானவை. வெளியீட்டு சமிக்ஞை பரிமாற்ற மேட்ரிக்ஸை உள்ளீட்டு சமிக்ஞையால் பெருக்குவதன் மூலம் பெறப்படுகிறது. சிதறல் அணி (அதன் கூறுகள் S- அளவுருக்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன) கூறுகளின் மறுபுறத்தில் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீட்டு சமிக்ஞைகளைக் கண்டறிய ஒரு பக்கத்தில் உள்ளீடு மற்றும் வெளியீட்டு சமிக்ஞைகளைப் பெருக்குகிறது. அடிப்படையில், சிதறல் அணி தனிமத்தின் உள்ளே பிரதிபலிப்பைக் கொண்டுள்ளது. சிதறல் அணி பொதுவாக ஒவ்வொரு பரிமாணத்திலும் பரிமாற்ற மேட்ரிக்ஸை விட இரண்டு மடங்கு பெரியதாக இருக்கும். சுருக்கமாக, 3D EM முதல் பரிமாற்றம்/சிதறல் அணி உருவகப்படுத்துதல் வரை, உருவகப்படுத்துதலின் ஒவ்வொரு அடுக்கும் வேகம் மற்றும் துல்லியத்திற்கு இடையே ஒரு பரிமாற்றத்தை வழங்குகிறது, மேலும் வடிவமைப்பாளர்கள் வடிவமைப்பு சரிபார்ப்பு செயல்முறையை மேம்படுத்த அவர்களின் குறிப்பிட்ட தேவைகளுக்கு சரியான அளவிலான உருவகப்படுத்துதலைத் தேர்வு செய்கிறார்கள்.

இருப்பினும், சில தனிமங்களின் மின்காந்த உருவகப்படுத்துதலை நம்பி, முழு PIC-ஐயும் உருவகப்படுத்த ஒரு சிதறல்/பரிமாற்ற அணியைப் பயன்படுத்துவது ஓட்டத் தகட்டின் முன் முற்றிலும் சரியான வடிவமைப்பை உத்தரவாதம் செய்யாது. எடுத்துக்காட்டாக, தவறாகக் கணக்கிடப்பட்ட பாதை நீளங்கள், உயர்-வரிசை முறைகளை திறம்பட அடக்கத் தவறும் மல்டிமோட் அலை வழிகாட்டிகள் அல்லது எதிர்பாராத இணைப்பு சிக்கல்களுக்கு வழிவகுக்கும் ஒன்றுக்கொன்று மிக நெருக்கமாக இருக்கும் இரண்டு அலை வழிகாட்டிகள் உருவகப்படுத்துதலின் போது கண்டறியப்படாமல் போக வாய்ப்புள்ளது. எனவே, மேம்பட்ட உருவகப்படுத்துதல் கருவிகள் சக்திவாய்ந்த வடிவமைப்பு சரிபார்ப்பு திறன்களை வழங்கினாலும், வடிவமைப்பின் துல்லியம் மற்றும் நம்பகத்தன்மையை உறுதி செய்வதற்கும் ஓட்டத் தாளின் ஆபத்தைக் குறைப்பதற்கும், நடைமுறை அனுபவம் மற்றும் தொழில்நுட்ப அறிவுடன் இணைந்து வடிவமைப்பாளரால் அதிக அளவு விழிப்புணர்வு மற்றும் கவனமாக ஆய்வு தேவைப்படுகிறது.

ஸ்பார்ஸ் FDTD எனப்படும் ஒரு நுட்பம், வடிவமைப்பை சரிபார்க்க, முழுமையான PIC வடிவமைப்பில் 3D மற்றும் 2D FDTD உருவகப்படுத்துதல்களை நேரடியாகச் செய்ய அனுமதிக்கிறது. எந்தவொரு மின்காந்த உருவகப்படுத்துதல் கருவியும் மிகப் பெரிய அளவிலான PIC ஐ உருவகப்படுத்துவது கடினம் என்றாலும், ஸ்பார்ஸ் FDTD ஒரு பெரிய உள்ளூர் பகுதியை உருவகப்படுத்த முடியும். பாரம்பரிய 3D FDTD இல், ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிடப்பட்ட தொகுதிக்குள் மின்காந்த புலத்தின் ஆறு கூறுகளைத் துவக்குவதன் மூலம் உருவகப்படுத்துதல் தொடங்குகிறது. நேரம் முன்னேறும்போது, ​​தொகுதியில் உள்ள புதிய புலக் கூறு கணக்கிடப்படுகிறது, மற்றும் பல. ஒவ்வொரு படியிலும் நிறைய கணக்கீடு தேவைப்படுகிறது, எனவே இது நீண்ட நேரம் எடுக்கும். ஸ்பார்ஸ் 3D FDTD இல், தொகுதியின் ஒவ்வொரு புள்ளியிலும் ஒவ்வொரு படியிலும் கணக்கிடுவதற்குப் பதிலாக, கோட்பாட்டளவில் ஒரு தன்னிச்சையாக பெரிய தொகுதிக்கு ஒத்திருக்கக்கூடிய புலக் கூறுகளின் பட்டியல் பராமரிக்கப்படுகிறது மற்றும் அந்தக் கூறுகளுக்கு மட்டுமே கணக்கிடப்படும். ஒவ்வொரு நேரப் படியிலும், புலக் கூறுகளுக்கு அருகிலுள்ள புள்ளிகள் சேர்க்கப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட சக்தி வரம்பிற்குக் கீழே உள்ள புலக் கூறுகள் கைவிடப்படுகின்றன. சில கட்டமைப்புகளுக்கு, இந்த கணக்கீடு பாரம்பரிய 3D FDTD ஐ விட வேகமாக பல அளவு ஆர்டர்களாக இருக்கலாம். இருப்பினும், சிதறல் கட்டமைப்புகளைக் கையாளும் போது ஸ்பார்ஸ் FDTDS சிறப்பாகச் செயல்படுவதில்லை, ஏனெனில் இந்த முறை புலம் அதிகமாக பரவுகிறது, இதன் விளைவாக பட்டியல்கள் மிக நீளமாகவும் நிர்வகிக்க கடினமாகவும் இருக்கும். படம் 1, ஒரு துருவமுனைப்பு கற்றை பிரிப்பான் (PBS) போன்ற ஒரு 3D FDTD உருவகப்படுத்துதலின் எடுத்துக்காட்டு ஸ்கிரீன்ஷாட்டைக் காட்டுகிறது.

படம் 1: 3D ஸ்பேர்ஸ் FDTD இலிருந்து உருவகப்படுத்துதல் முடிவுகள். (A) என்பது உருவகப்படுத்தப்படும் கட்டமைப்பின் மேல் பார்வை, இது ஒரு திசை இணைப்பு ஆகும். (B) குவாசி-TE தூண்டுதலைப் பயன்படுத்தி ஒரு உருவகப்படுத்துதலின் ஸ்கிரீன்ஷாட்டைக் காட்டுகிறது. மேலே உள்ள இரண்டு வரைபடங்கள் குவாசி-TE மற்றும் குவாசி-TM சமிக்ஞைகளின் மேல் பார்வையைக் காட்டுகின்றன, மேலும் கீழே உள்ள இரண்டு வரைபடங்கள் தொடர்புடைய குறுக்குவெட்டுக் காட்சியைக் காட்டுகின்றன. (C) குவாசி-TM தூண்டுதலைப் பயன்படுத்தி ஒரு உருவகப்படுத்துதலின் ஸ்கிரீன்ஷாட்டைக் காட்டுகிறது.