Hohe Packungsdichten und die Zuverlässigkeit moderner Halbleiterkomponenten erfordern genaue Kenntnisse über die Vorgänge im Bauteilinneren. Dazu zählt ein möglichst exaktes Detailwissen über den internen Aufbau sowie eine genaue Beschreibung der Funktionsweise des Bauteils. Den inneren Aufbau eines Bauteils kann man mit Hilfe von Meßverfahren analysieren. Ein oft verwendetes Meßgerät dafür ist das Sekundärionen-Massenspektrometer (SIMS), welches durch eine empfindliche Tiefenauflösung genaue Information über die Materialzusammensetzung liefern kann. Diese Information beinhaltet z.B. die Zusammensetzung von Legierungsanteilen, den Dotierungsverlauf, den Übergang zwischen zwei Schichten etc.
Eine weitere Methode, den internen Aufbau von Bauteilen zu bestimmen, liefert die Prozeßsimulation. Dieses theoretische Verfahren gibt mit Hilfe plausibler physikalischer Modelle die Möglichkeit, moderne Halbleiterbauteile hinreichend genau zu beschreiben. Die vorerst unbekannten Modellparameter müssen dabei zuerst durch eine genaue Kalibrierung mit Hilfe von Meßverfahren ermittelt werden.
Kennt man den Aufbau des Bauelements, so kann man mit der Struktur eine Bauteilsimulation durchführen. Dabei wird das elektrische Verhalten simuliert. Ziel ist es, durch geeignete, physikalische Modellierung die Charakteristik des Bauteils im Betrieb wiederzugeben. Die Modellierung physikalischer Effekte spielt dabei die Schlüsselrolle. Wieweit bestimmte Modelle überhaupt gerechtfertigt sind, kann durch Änderung von Simulationsbedingungen festgestellt werden. Typische Änderungen betreffen z.B. Dimensionsänderungen des Bauteils, Spannungsänderungen an den Bauteilkontakten, Simulation des transienten Verhaltens etc.
Eine besondere Bedeutung für die Modellierung von Halbleiterbauelementen hat der Einfluß der Temperatur. In diesem Zusammenhang ist zunächst die Bauteiltemperatur oder Gittertemperatur gemeint. Die Bedeutung der Bauteiltemperatur in modernen Halbleitermodellen ist jedoch auch historisch geprägt. Viele theoretische Modelle wurden bei relativ niedrigen Temperaturen entwickelt, da physikalische Effekte in diesen Temperaturbereichen bei weitem ausgeprägter sind. Als Beispiel dafür kann man Streumechanismen von Ladungsträgern nennen, die verantwortlich für die mittlere Ladungsträgerbeweglichkeit sind. Gerade in der heutigen Bauteilsimulation ist die Simulation bei höheren Gittertemperaturen von großem Interesse. Gründe dafür liegen in den hohen Stromdichten, die in den Bauteilkomponenten fließen. Sie erzeugen große lokale Leistungsdichten, die zu starken Bauteilerwärmungen führen. In zunehmendem Maße werden aber auch Einsatzgebiete von Halbleiterbauelementen verlangt, die einige hundert Grad Umgebungstemperatur aufweisen.