2. Уровни моделирования интегральных полупроводниковых структур.

Проектирование элементов ИС является как минимум 3-х этапным процессов, охватывающим решение разнородных , но взаимосвязанных задач.

1) Технологический уровень (1-ая часть задачи) с целью расчёта параметров структуры элементов.

2) На втором уровне моделирования (2-ая часть задачи) используют особенности функционирования элементов с целью получения количественных электрических параметров (статических (ВАХ) и динамических).

3) Исследуют электрические характеристики приборов с учётов взаимодействия между элементами на модели ИС в целом или на её фрагменте.

3. Иерархическая система моделей используемых в сапр

Таким образом, общепринятым в настоящее время является подход к проектированию, согласно которому на различных уровнях моделирования используют различные модели. Это обеспечивает достижение разумного компромисса. Сложность модели – точность моделирования. Кроме того такой подход, а именно сложность, точность, позволяет достаточно гибко и оперативно проводить сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными, что очень важно уточнять определённые значения, осуществляющие итерационный процесс с учетом заданных электрических параметров и принятых ограничений.

Приборные структуры в самом общем случае представляют собой трёхмерную структуру из полупроводниковых, диэлектрических и металлических областей со сложным распределением концентраций легирующей примеси и с различными электрофизическими параметрами.

Особенность: множество процессов, происходящих в структуре; сложный характер взаимодействия с окружающей средой.

Исходя из задачи проектирования элементной базы, в качестве основных классов выделяют следующие: структурно-физические, физико-топологические, электрические (компактные).

Модели, используемые на каждом последующем более высоком уровне приборного моделирования, отличаются большей степенью абстрагирования. Результаты моделирования на более низком уровне используются как исходные данные для моделирования на более высоком уровне. На первом уровне моделирования проводят наиболее детально. На основе теории физики полупроводников, рассматривают физические процессы полупроводниковой структуры: дрейф, диффузия, генерация или рекомбинация основных и неосновных носителей заряда. Исходными данными в этом случае являются структурно-технологические параметры и прежде всего распределение геометрии структуры и концентрации примесей в ней. В результате получают пространственно-временные распределения носителей заряда и электрического потенциала по структуре. На втором уровне используют модели с меньшей детализацией: на основе теории поля с распределёнными источниками тока рассматривают процессы растекания токов основных носителей заряда в рабочих областях элемента. Исходными данными для такого моделирования являются топология и так называемые интегральные параметры физической структуры инвариантные топологии. К таким параметрам относятся: удельное значение объёмных и поверхностных сопротивлений рабочих областей, токов p-n переходов и т.д.

Модели 3-го уровня обширная группа электрических эквивалентных схем и такие схемы широко используют для расчёта характеристик ИС или их фрагментов. Теоретической основой для синтеза данного класса моделей являются модели первого и второго уровней. Данные модели являются практически единственным аппаратом оценки работы и эффективности того или иного схемотехнического решения ИС. Математическим аппаратом анализа на схемотехническом уровне являются численные методы решения обыкновенных ДУ, а так же трансцендентных алгебраических уравнений.