[發(fā)明專利]自加熱效應(yīng)的模型參數(shù)提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210564101.2
• 申請(qǐng)日: 2012-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN103020371B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉遠(yuǎn)倩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子器件建模領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)采用SOI襯底的MOS晶體管自加熱效應(yīng)的模型參數(shù)提取方法。

背景技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助電路分析（CAA）在大規(guī)模集成電路（LSI）和超大規(guī)模集成電路（VLSI）設(shè)計(jì)中已成為必不可少的手段。為了優(yōu)化電路，提高性能，希望計(jì)算機(jī)輔助電路分析的模擬結(jié)果盡量與實(shí)際電路相接近，需要對(duì)集成電路的器件建立數(shù)學(xué)模型，且所述計(jì)算機(jī)輔助電路分析程序中的模型必須要精確。確定模型方程后，由于不同器件對(duì)應(yīng)有不同的制作工藝和尺寸，對(duì)應(yīng)的模型參數(shù)各不相同，因此，對(duì)模型方程的參數(shù)提取也非常重要。盡管多數(shù)模型是以器件物理為依據(jù)的，但按其物理意義給出的模型參數(shù)往往不能精確的反映器件的電學(xué)性能，因此必須從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中提取模型參數(shù)。模型參數(shù)的提取的過程實(shí)際上是將理論模型和實(shí)際器件特性之間用模型參數(shù)來加以擬合的過程。

采用絕緣體上硅（SOI）襯底的MOS晶體管因其內(nèi)部具有復(fù)雜的物理機(jī)制，相比體硅MOS晶體管，其模型方程更復(fù)雜，模型參數(shù)更多。且由于具有SOI襯底的MOS晶體管底部具有一層低導(dǎo)熱率的埋氧層（BOX），在直流測(cè)試時(shí)，漏極電流產(chǎn)生的熱量來不及排除，使得溝道溫度高于環(huán)境溫度，即出現(xiàn)自加熱效應(yīng)，這種效應(yīng)會(huì)造成器件溝道電流下降、跨導(dǎo)畸變以及載流子負(fù)微分遷移率等不良影響。在實(shí)際的數(shù)字電路應(yīng)用中，因器件工作在高速開關(guān)狀態(tài)，熱量來不及積累，自加熱效應(yīng)不明顯或消失。但對(duì)于大部分模擬電路，自加熱效應(yīng)卻不容忽視。

因此，為了計(jì)算機(jī)輔助電路分析程序能夠仿真用于不同電路的器件，只有準(zhǔn)確地提取與自加熱效應(yīng)模型相關(guān)的所有模型參數(shù)，才能提高基于SOI工藝的IC設(shè)計(jì)能力。

更多關(guān)于半導(dǎo)體器件模型參數(shù)提取的方法請(qǐng)參考申請(qǐng)公布號(hào)為CN102542077A的中國(guó)專利文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供了一種自加熱效應(yīng)的模型參數(shù)提取方法，簡(jiǎn)單方便。

為解決上述問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種自加熱效應(yīng)的模型參數(shù)提取方法，包括：提供采用SOI襯底的MOS晶體管及對(duì)應(yīng)的器件模型，所述器件模型具有自加熱效應(yīng)模型；利用同一測(cè)試系統(tǒng)產(chǎn)生電壓值相同的第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓，利用第一脈沖漏極電壓對(duì)所述MOS晶體管進(jìn)行第一I-V特性測(cè)試，模擬不具有自加熱效應(yīng)的MOS晶體管，獲得第一I-V特性曲線，利用第二脈沖漏極電壓對(duì)所述MOS晶體管進(jìn)行第二I-V特性測(cè)試，模擬具有自加熱效應(yīng)的MOS晶體管，獲得第二I-V特性曲線；利用所述第一I-V特性曲線、第二I-V特性曲線對(duì)自加熱效應(yīng)模型的模型參數(shù)進(jìn)行提取。

可選的，還包括：將若干個(gè)具有不同脈沖持續(xù)時(shí)間的脈沖漏極電壓施加在所述MOS晶體管的漏極上，獲得對(duì)應(yīng)的漏極電流，并根據(jù)漏極電流的大小選擇第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓。

可選的，當(dāng)至少兩個(gè)脈沖漏極電壓的漏極電流相等且電流值最小時(shí)，其中脈沖持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的脈沖漏極電壓對(duì)應(yīng)的脈沖持續(xù)時(shí)間為第一脈沖持續(xù)時(shí)間，脈沖持續(xù)時(shí)間小于或等于所述第一脈沖持續(xù)時(shí)間的脈沖漏極電壓為第一脈沖漏極電壓。

可選的，當(dāng)至少兩個(gè)脈沖漏極電壓的漏極電流相等且電流值最大時(shí)，其中脈沖持續(xù)時(shí)間最短的脈沖漏極電壓對(duì)應(yīng)的脈沖持續(xù)時(shí)間為第二脈沖持續(xù)時(shí)間，脈沖持續(xù)時(shí)間大于或等于所述第二脈沖持續(xù)時(shí)間的脈沖漏極電壓為第二脈沖漏極電壓。

可選的，提取模型參數(shù)的步驟包括：將所述不具有自加熱效應(yīng)模型的器件模型的模擬數(shù)據(jù)與第一I-V特性曲線相比較進(jìn)行擬合，將所述具有自加熱效應(yīng)模型的器件模型的模擬數(shù)據(jù)與第二I-V特性曲線相比較進(jìn)行擬合，從而獲得自加熱效應(yīng)模型的模型參數(shù)。

可選的，采用全局優(yōu)化或局部?jī)?yōu)化對(duì)模擬數(shù)據(jù)和第一I-V特性曲線、第二I-V特性曲線進(jìn)行擬合。

可選的，利用最小二乘法的曲線擬合將模擬數(shù)據(jù)和第一I-V特性曲線、第二I-V特性曲線相擬合。

可選的，將模擬數(shù)據(jù)和第一I-V特性曲線、第二I-V特性曲線進(jìn)行比較，如果不一致，則修改模型參數(shù)，直到所述模擬數(shù)據(jù)和第一I-V特性曲線、第二I-V特性曲線相擬合。

可選的，所述第一I-V特性曲線和第二I-V特性曲線為漏極電流和漏極電壓的I-V特性曲線。

可選的，所述器件模型為HiSIMSOI模型或BSIMSOI模型。

可選的，所述采用SOI襯底的MOS晶體管為體引出結(jié)構(gòu)器件或浮體結(jié)構(gòu)器件。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：