[发明专利]功率元件仿真方法及装置

说明书

本申请适用于集成电路设计及版图领域，提供了功率元件仿真方法及装置，包括：首先获取矩形器件模型和矩形器件模型参数；然后迭加矩形器件模型以构建功率器件；再将矩形器件模型参数和功率器件相关联；最后根据矩形器件模型参数对功率器件进行仿真，从而避免了内插法或外插法的数值运算去推算功率器件电参数所产生的误差，提高功率元件的电参数仿真的准确性。

技术领域

本申请属于元器件仿真技术领域，尤其涉及功率元件仿真方法及装置。

背景技术

传统半导体组件在仿真电路中,需要依靠模型的精准度来确保设计的正确性,因此仿真模型转换至制程(Spice to Silicon，S2S)的一致性就极为重要,除了确保正确性以外,还能确保不会有过多的过剩或是过少的设计备用空间。功率器件常应用在电源电路中,主要是应用在电源场效应管上面,用来提供相对应的电流,例如2A和4A，也因此具有很大的器件尺寸,例如20000um、40000um和60000um。

传统的仿真模型是依赖测试图形上面的组件尺寸来做量测,测试图形通常是三组小尺寸的组件所组成,透过量测数据,提供给仿真模型三个定点的参考点,仿真模型再由内插法或外插法的方式去推算出其他没有真实尺寸量测的设计组件尺寸,然后提供相对应的电流、电压以及动态开关等等的行为描述,让使用者进行器件仿真。这种做法的缺点就很明显,由于器件模型是采取数值运算的方法去推算没有真实量测数据的组件尺寸,因此模型仿真的结果跟真实组件尺寸的电流之间就会存在很明显的差距,一般可以高达15％至20％的误差,也迫使设计者为了安全起见，只好使用更大的设计备用空间来达成电路的规格。这种误差会随着尺寸越大,也随之放大。例如,如图1所示，模型实际量测的三个尺寸的点(t1、t2以及t3),再加上自己本身模型的波动造成的误差仅为3％,但是应用于功率器件的时候,由于功率器件的尺寸较大，故软件模拟的点(s1)和实际的点(a1和a2)之间的误差就会高达15％至20％之多。

传统做建模并不是只靠着前几次的制程结果就可以永远的定义了组件的特性,由于组件进入量产后,长时间的生产过程中,不可避免的会产生补偿,因此需要周期性的不断量测放在片槽上面的测试图形,来了解真正的补偿有多少,当超过一定数值之后,就需要对模型进行更新.不幸的是功率器件由于尺寸太过于庞大,无法被放在片槽上面量测,所以长期的补偿就完全无法预测,只能由设计人员透过经验去设计。

在工艺平台正式开放之后,晶圆厂也同时会对既有工艺作加强或是调整,这过程会对组件产生性能的增加,但是通常也不会再次下一次功率器件的量测,因此也会形成另一种误差的累积。

功率器件本身在量测的时候,由于电流量非常的大,会引起热的效应,造成组件多次量测之间的不一致,这种热效应是无法避免的,但是会造成过度的悲观结果,因为热能的累积会导致组件电流的下降,也形成了另一种量测上面误差的来源。

因此，针对模型用小尺寸组件量测的结果,用内插法或外插法的数值运算去推算功率器件所产生的电参数与实际功率器件的电参数之间存在误差；而且，实际生产过程中,由于厂房不同,设备机台不同等等因素所造成与原始量测之间的补偿,而该补偿又无法在监控晶圆上面被观察到；此外工艺被优化的过程中,由于缺少对于功率器件的重新校正,也会产生额外的误差；最后就是功率器件本身在量测的过程中,由于热效应过于严重,而产生真实电流被过度悲观的估计；故传统的功率元件仿真方法无法准确地仿真出功率元件的电参数。

发明内容

本申请实施例提供了功率元件仿真方法及装置，可以提高功率元件的电参数仿真的准确性。

第一方面，本申请实施例提供了一种功率元件仿真方法，包括：

获取矩形器件模型和矩形器件模型参数；

迭加所述矩形器件模型以构建功率器件；

将所述矩形器件模型参数和所述功率器件相关联；

根据所述矩形器件模型参数对所述功率器件进行仿真。