半導(dǎo)體元件模型化流程介紹

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　　隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，元件尺寸已經(jīng)可以達(dá)到奈米級(jí)的水準(zhǔn)，并且根據(jù)市場(chǎng)的需求，發(fā)展出不同材料以及製程技術(shù)提供使用，而利用不同的材料與製程技術(shù)所設(shè)計(jì)的元件就可以使用不同的元件模型(Device Model)來(lái)描述其電氣特性，例如直流特性(DC-IV)與高頻S 參數(shù)。元件模型是指會(huì)影響元件電氣特性的所有相關(guān)參數(shù)之集合，如圖一的BSIM4。而該相關(guān)的模型參數(shù)設(shè)定值會(huì)影響到是否可以準(zhǔn)確的描述該元件的電氣特性。元件模型的應(yīng)用也會(huì)依照不同電路系統(tǒng)需求以及設(shè)計(jì)者的使用方式而有所不同，例如0.18um CMOS 會(huì)使用BSIM3 模型來(lái)描述，90nm CMOS 會(huì)使用BSIM4，雙載子介面電晶體(BJT)就會(huì)使用VIBC 或Mextram 或Gammel-Poon。此處我們以CMOS 的BSIM3 作說(shuō)明，BSIM3 模型含括一百個(gè)以上具物理意義的參數(shù)，這些參數(shù)彼此之間也有相關(guān)聯(lián)性，因此要準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)這些參數(shù)必須仰賴復(fù)雜的數(shù)學(xué)方程式來(lái)描述元件的電氣特性，所以使用正確的模型化流程是相當(dāng)重要的，除了模型參數(shù)的準(zhǔn)確度之外，如何在最短的時(shí)間內(nèi)找出模型參數(shù)亦是另一挑戰(zhàn)，因此，晶圓廠(Foundry)必須要有正確的模型參數(shù)萃取流程與可允許使用者定義模型參數(shù)萃取流程的軟體，方可達(dá)到上述的兩大挑戰(zhàn)。圖二說(shuō)明了元件/電路/系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念流程，而元件模型化介于元件設(shè)計(jì)與電路或系統(tǒng)設(shè)計(jì)之間，因此元件模型化的品質(zhì)將會(huì)直接影響之后的電路或系統(tǒng)設(shè)計(jì)的品質(zhì)。