半导体器件模拟及其应用技术

在进行集成电路设计的过程中，特别是在模拟集成电路设计过程中，需要进行单个晶体管的详细分析计算，或者在设计元器件优化的过程中，需要对元器件的基本特性进行分析计算，如果采用人工计算的方式，将会非常浪费时间，而且计算量非常巨大，此时就可以借助计算机利用器件模拟器完成。

器件模拟是根据器件的杂质分布情况，利用器件模型，通过计算机模拟计算得到器件的特性。比较常用的一种模拟技术是器件物理模拟技术，该技术从器件内部载流子的运动状态情况出发，依据器件的几何结构及杂质分布，建立严格的物理模型及数学模型，通过计算得到器件的特性参数。器件物理模拟技术中目前常用的方法有有限差分法、有限元法和蒙特卡罗法。

目前进行半导体器件模拟的CAD系统有很多，比较常用的CAD系统主要由以下几家公司提供：Synopsys、Silvaco、Taurus和ISE。比较早期的器件模拟器是Taurus公司的Medici，现在Taurus公司已经被Synopsys公司收购。Synopsys公司在收购Taurus和ISE公司后开发出新的器件模拟器是Device模拟器，可以用来预测半导体器件的电学、温度和光学特性，通过一维、二维和三维的方式对多种器件进行建模，包括MOSFET、SOI、Strain Silicon、SiGe、BiCMOS、HBT和IGBT等，从简单的二极管、晶体管到复杂的MOS器件、光电器件、功率器件、射频器件和存储器件等都有准确的模型。Silvaco公司的器件模拟器是Atlas，Atlas可以使器件技术工程师模拟半导体器件的电学、光学和热学行为，它提供一个以物理学为基础、使用简便的模块化的可扩展平台，用以分析以硅元素为基础的高级材料，在二维、三维模式下的直流、交流和时域响应。(www.xing528.com)

小结

本章主要讨论了集成电路的制作工艺流程，介绍了常用元器件的基本结构和模型；重点分析了MOS晶体管的结构、原理和工作过程；并对MOS晶体管的工作特性进行分析，特别是晶体管的工作特性方程；最后对MOS晶体管的特性及参数进行了分析讨论。