一种半导体功率器件特性的版图结构仿真设计方法与流程

本发明涉及半导体仿真，特别涉及一种半导体功率器件特性的版图结构仿真设计方法。

背景技术：

1、目前，半导体技术不断地发展到更小的特征尺寸，例如65纳米、45纳米甚至更小。集成电路(ic)设计和制造技术已遭遇瓶颈，需要更多的设计调整，还需要设计和制造之间的互动。

2、现代器件的精确仿真需要考虑在光刻和蚀刻工艺之后实际器件几何形状的复杂性，尤其是当沟道长度缩短到65nm以及以下的时候。器件的性能被认为与常规ic设计流程中被设计师所期望的大相径庭。传统的设计缺乏从制造方面对光刻效应以及图案化几何操作的作用的考虑。

3、对于半导体功率器件设计来说，在制造中几乎不可能实现纯粹的矩形形状。因此，潜在的危险存在于设计和制造之间。然而，没有一种工具可以为设计师提供实时的半导体设计性能的检查和仿真分析。现行方法的另一不利缺点是它们不能处理复杂的半导体功率器件版图环境。

技术实现思路

1、本发明提供一种半导体功率器件特性的版图结构仿真设计方法，用以解决对于半导体功率器件设计来说，在制造中几乎不可能实现纯粹的矩形形状。因此，潜在的危险存在于设计和制造之间。然而，没有一种工具可以为设计师提供实时的半导体设计性能的检查和仿真分析。现行方法的另一不利缺点是它们不能处理复杂的半导体功率器件版图环境的情况。

2、一种半导体功率器件特性的版图结构仿真设计方法，包括：

3、基于半导体功率器件特性，确定特性参数；

4、构建半导体功率器件的初始三维模型，并基于正交试验，通过特性参数对初始三维模型中的不同元器件进行仿真模拟，并判断是否符合特性参数；

5、当元器件的仿真参数不符合特性参数时，进行元器件替换；

6、当所有器件的仿真参数均符合对应特性参数时，生成半导体功率器件三维仿真版图。

7、作为本发明的一种实施例：所述方法还包括：

8、根据半导体功率器件的拓扑结构和控制策略，建立轮巡运行下半导体功率器件的正序、负序以及零序等值网络；

9、根据等值网络以及系统边界条件建立半导体功率器件两相运行复合序网图，并基于叠加原理对该复合序网图进行电路求解，得到描述半导体功率器件各序电压电流稳态特性的解析表达式；

10、通过坐标变换将序分量转化为相分量，得到描述轮巡运行下半导体功率器件各电压、电流和瞬时功率的解析表达式，并确定半导体功率器件特性。

11、作为本发明的一种实施例：所述半导体功率器件特性包括输出特性、切换效率特性、电流特性、电压特性、功率特性、脉冲特性。

12、作为本发明的一种实施例：所述构建半导体功率器件的初始三维模型，包括：

13、基于半导体功率器件的结构特性，确定半导体功率器件的组成结构参数；

14、基于组成结构参数，改变能够基于结构参数而变形的三维模型参数；

15、基于三维模型，确定半导体功率器件的表面形状；

16、基于半导体功率器件的表面形状和三维模型参数，对半导体功率器件进行三维塑形，生成初始三维模型。

17、作为本发明的一种实施例：所述正交试验包括：

18、获取初始三维模型和初始三维模型；

19、将特性参数划分为状态量和模拟量；

20、对状态量执行计算，得到二水平正交表，并对模拟量执行计算，得到多水平正交表；

21、述二水平正交表和多水平正交表执行拼接处理，并将拼接得到的表格作为混合正交表；以及，

22、通过所述混合正交表对特性参数中的任意参数组合执行正交试验。

23、作为本发明的一种实施例：所述通过特性参数对初始三维模型中的不同元器件进行仿真模拟包括：

24、基于半导体功率器件的不同运行状态，建立半导体功率器件不同运行状态下的几何模型；其中，

25、运行状态包括：饱和状态或截止状态；

26、几何模型建模的对象包含半导体功率器件的有源区、终端区、沟槽、基区、发射区、接触孔；

27、设置所述几何模型中不同对象的材料属性；

28、基于几何模型和各对象的材料属性，计算仿真回路在不同运行状态的导通特性，将仿真得到的不同运行状态的导通特性与半导体功率器件在不同运行状态下实测得到的导通特性进行判断，判断是否符合器件特性；

29、当符合器件特性时，将几何模型作为仿真模型；

30、当不符合器件特性时，调整半导体功率器件的几何模型，直至仿真得到的不同运行状态的导通特性与实测得到的不同运行状态的导通特性一致。

31、作为本发明的一种实施例：所述方法还包括：

32、通过设置驱动接口，对仿真模拟的半导体功率器件施加触发信号进行的运行特性测量，测量接收到触发信号的半导体功率器件的执行机构的运行状态参数，并持续记录各触发信号的运行状态参数判断参数差异；

33、基于参数差异，构建图形化的每个触发信号时半导体功率器件的运行图谱；

34、根据运行图谱，确定仿真特性参数，并判断所述仿真特性参数于所述特性参数是否一致。

35、作为本发明的一种实施例：所述方法还包括：

36、根据仿真模拟，确定半导体功率器件几何轮廓和不同区域的组成材料；

37、根据所述几何轮廓，进行版图结构仿真，生成初始轮廓版图；其中，

38、所述版图结构仿真为半导体功率器件的多个面的仿真版图；

39、根据所述组成材料，在所述初始轮廓版图上进行组成材料标注，生成仿真版图。

40、作为本发明的一种实施例：所述方法还包括：

41、获取半导体功率器件不同组成区域的几何构成信息；

42、根据所述几何构成信息，对仿真版图中的不同区域距离进行对比验证；其中，

43、当几何构成信息与仿真版图中的不同区域距离不适配时，比较几何构成信息以及仿真版图中的不同区域距离以生成第一距离调整信息；

44、根据所述第一距离调整信息调节仿真版图中的不同区域的距离间隔，以使得调整后的仿真版图中半导体功率器件仿真距离和标准距离适配。

45、作为本发明的一种实施例：所述方法还包括：

46、获取绘制的多个面仿真版图；其中，

47、所述多个面仿真版图包括半导体功率器件底部平面图、半导体功率器件表面平面图和半导体功率器件部件平面图；

48、确定半导体功率器件转换模型；其中，

49、半导体功率器件转换模型包括原始框架模型以及二维转三维变换模型，所述二维转三维变换模型包括和不同平面图对应的子转换模型；

50、基于多个面仿真版图的各个平面图分别利用对应的子转换模型进行转换后，依据所述原始框架模型生成半导体功率器件三维仿真版图。

51、本发明的有益效果在于：本发明能够在半导体功率器件的仿真设计上进行处理，对半导体功率器件的特性进行分析，对设计过程中不合理的或者无法达到半导体功率器件设计参数和器件特性的地方进行修改，防止半导体功率器件不符合设计的预期要求。

52、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

53、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。