[發明專利]一種與總劑量輻射相關的器件建模方法

有效

• 申請號: 200910078910.0
• 申請日: 2009-02-27
• 公開（公告）號: CN101551831A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發明（設計）人: 王亮;岳素格;孫永姝
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;中國航天時代電子公司第七七二研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航天科技專利中心
• 代理人: 安 麗

技術領域

本發明涉及一種器件建模方法，尤其是一種與總劑量輻射相關的器件建模方法。

背景技術

在設計集成電路時通常需要對所設計的電路結構進行仿真，以期在電路制造之前對電路的功能和性能有一定的預估。仿真時所用的器件模型直接影響仿真的精度。所謂器件模型就是一系列電學參數和物理參數的集合，利用這些簡化的抽象參數來模擬復雜的真實器件的特性。一個好的器件模型是保證電路設計成功的關鍵因素。

總劑量效應是指半導體器件長期處于輻射環境下，在絕緣層(主要是氧化層)累積形成氧化物陷阱電荷和界面態電荷的現象。這種累積效應會引起的半導體器件性能退化，包括器件閾值電壓的漂移、遷移率下降、漏電流的增加等。不采取加固措施的電路在經歷一定累積劑量后性能會受到很大的影響，甚至出現功能失效。因此出現了各種加固方法和器件結構。此時出現了兩個問題。一個是加固器件本身的建模問題。如圖1所示，其中A為傳統的非加固晶體管結構，B為采用閉合柵的加固晶體管結構。因為形狀的不同，器件內部的電場分布也有很大不同，因此B結構的模型參數就應該和A結構不同。而當前電路設計者通常只能從工藝廠拿到A結構的模型參數，因此有必要對像B這樣的結構進行建模。另外一個問題是，無論是像A這樣的常規結構，還是像B這樣的加固結構，在經歷一定累積劑量的輻照后其器件參數都會發生不同程度的變化。圖2給出了加固器件與非加固器件在輻射前后的轉移特性曲線(I_D-V_G)的變化，由圖可見，加固器件和非加固器件在輻射前后特性均發生了重大變化，如果僅用輻射前的器件模型，將不能預估器件在輻射后的性能。因此，對器件經歷不同累積劑量輻照后的建模同樣十分必要。

現有的與總劑量輻射相關的器件建模方法，大多是憑借經驗和少量的試驗數據來構建加固器件的模型和隨總劑量變化的模型。比如，通常的加固器件閉合柵晶體管的建模方法是根據某種規則提取出等效的器件尺寸，然后采用常規非加固的器件模型來進行仿真。如前所述，這種把加固器件和非加固器件等效的模型精度很難達到較高的水平。另外，現有技術對于帶累積劑量參數的器件建模，往往只是對獲得的少量數據進行擬合，比如只對某個尺寸的晶體管，在某種偏置電壓下進行測試和試驗，并以此獲得的數據進行器件建模，這種粗略的方法很難精確模擬器件本身的特性，使得電路的仿真精度不高。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種與總劑量輻射相關的器件建模方法，解決了各種電子器件在不同累積劑量輻射前后的建模問題，提高了電路的設計效率和成功率。

本發明的技術解決方案是：一種與總劑量輻射相關的器件建模方法，包括如下步驟：

(1)設計電子器件作為原始電子器件；

(2)根據步驟(1)設計的原始電子器件進行測試獲得原始電子器件的測試數據，根據測試數據對原始電子器件進行模型提取，得到原始電子器件的器件模型；

(3)對步驟(1)設計的原始電子器件分別采用不同目標累積劑量進行輻照；

(4)對經過不同目標累積劑量輻照的原始電子器件分別進行測試得到新的測試數據，根據新的測試數據對經過輻照后的原始電子器件分別進行模型提取，獲得經過全部目標累積劑量輻照后的電子器件模型；

(5)由步驟(2)獲得的原始電子器件的器件模型和步驟(4)得到的經過全部目標累積劑量輻照后的電子器件模型共同構成與總劑量輻射相關的器件模型，從而完成與總劑量輻射相關的器件建模過程。

本發明與現有技術相比的優點在于：本發明對現有的建模方法進行了改進，提出了一種與總劑量輻射相關的器件建模方法，通過對原始電子器件進行測試和模型提取，獲得原始電子器件的模型，同時對原始電子器件分別進行不同目標累積劑量輻照并進行測試和模型提取，獲得全部目標累積劑量輻照后的器件模型，從而得到與總劑量輻射相關的器件模型，解決了各種器件在不同累積劑量輻射前后的建模問題，本發明通過對原始器電子件和經歷不同累積劑量輻照后器件進行測試和參數提取，給出了對加固及非加固器件進行精確建模的方法，同時還將輻射劑量作為一個變量加入到器件模型中的實現方式，使得通過仿真能夠準確預估電路在經歷不同劑量的輻射后的性能，從而提高電路的設計效率和成功率。同時由于本發明對相同種類不同尺寸的加固器件和非加固器件進行測試和模型提取，增加了數據的擬合精度，提高了模型的精確性，在輻照時采用應用環境的劑量率，使得模型更接近真實的情況。

附圖說明

圖1為非加固晶體管A和加固晶體管B結構的平面圖；