1.4　半导体器件建模流程

器件建模就是寻找一种数学仿真模型来准确描述真实器件的输入/输出特性，以便用来代替真实的物理器件进行电路设计和分析，因此也称之为建立等效电路模型。在集成电路设计过程中，器件模型不仅被用来仿真电路功能特性，而且可以提前验证所设计的电路是否达到设计指标，以便调整电路参数，满足电路性能的要求，使得集成电路的设计周期缩短。电路仿真的精度在很大程度上是由器件模型决定的，模型精确与否是预测电路性能准确性的关键因素。器件模型贯穿着集成电路整个设计过程包括前端设计、中期调试及后端验证；同时在器件或集成电路制作过程中，根据等效电路模型外围和本征元件参数值可以得到器件的物理工艺参数，用来控制工艺，进而优化制作工艺流程，因此器件模型在电路设计公司和晶圆厂之间起着纽带的作用，如图1.8所示。

图1.8　器件模型的作用

半导体器件建模就是寻求一种等效电路模型，以便用它来代替元器件进行电路设计和分析。模型应该满足以下条件：

（1）能够真实反映元器件工作时的物理特性；

（2）在很宽的频带内仍能保证足够的精度；

（3）在保证精度的前提下，模型参数尽可能少；

（4）构建的模型参数必须容易提取；

（5）能够准确预测线性特性和非线性特性等。

器件建模流程图如图1.9所示，下面简要介绍建模过程。

图1.9　器件建模流程图

（1）器件的流片测试：建模的前提是有实际测试的器件数据，因此需要首先将器件流片制造出来，搭建测试平台，获得建模所需要的各种数据。

（2）模型的构建与参数提取：结合实际测量数据或仿真数据相关特性，提出最符合器件特性的等效电路模型和解析计算式，并提取模型中的拟合参数和物理参数。值得注意的是，在进行数据处理的过程中会涉及去嵌技术和模型参数提取方法的选择。

（3）模型验证：当参数提取完毕后，需要把建好的模型嵌入计算机辅助软件中进行仿真验证，模型在计算机辅助软件中嵌入后，可以将器件测试数据或仿真数据与模型模拟结果进行比较，看两者是否一致、精度是否达到指标要求，如果没有，则需要修改模型，重新提取模型参数，直到测试数据与模型数据的误差值在允许范围之内，至此建模过程结束。