[發明專利]一種針對模型提高漏電流溫度特性的方法及系統

有效

• 申請號: 201710677464.X
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107480366B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 張昊
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: G06F30/30
• 分類號: G06F30/30
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅

本發明公開了一種針對模型提高漏電流溫度特性的方法及系統，該方法采用建立子電路的方式，于子電路中修改模型中的經驗公式，于經驗公式中加入溫度因子使漏電流Ioff及亞閾擺幅與實測值吻合，通過本發明，可使關斷電流Ioff特性與傳統BSIM模型更加匹配。

技術領域

本發明涉及一種提高漏電流溫度特性的方法及系統，特別是涉及一種針對BSIM3模型提高漏電流溫度特性的方法及系統。

背景技術

為了克服器件尺寸進入亞微米后，建立準確、運算效率高的解析式模型的困難，人們提出了BSIM模型，它加入了大量的經驗公式來簡化方程，對不均勻的摻雜的襯底修正了閾值電壓，在考慮垂直電場對遷移率的影響時，考慮了襯底電壓的影響，建立了弱反型區和強反型區的電流公式，并使它們的一階導數連續。

BSIM模型對于短而窄的晶體管的仿真精度仍然有些差，而且對溝道長度小于0.8μm的器件，還會出現一些難以捉摸的錯誤。BSIM系列模型的BSIM2同樣有較大的誤差。這些誤差表明通過與物理現像關系很小的經驗公式來表示器件特性，在模擬短溝道器件時產生了困難。

因此，BSIM系列模型的下一個模型BSIM3，在保留前兩個模型中有用特性的同時，又回到器件工作原理上。BSIM3模型對溝長0.25μm的工作在亞閾值、強反型區的器件可以提供合理的精度，但是對輸出阻抗的計算仍然存在較大的誤差。隨后人們很快又推出了BSIM3的幾種版本，包括第三版BSIM3V3,后都很快成為工業標準MOS晶體管模型，是目前最廣泛應用的Spice模型。

現有技術中，一些特殊的MOS器件的關斷電流Ioff特性與傳統模型不匹配，現有的BSIM3模型不能很好地描述該問題。圖1是某存儲器結構器件編譯后的讀電流特性，左上、右上、左下分別是在-40℃、25℃、85℃3個典型溫度時的測量值和模型仿真值的對比圖，仿真時器件參數分別為寬長比W/L＝0.17/0.15、AD＝3.67×10^-13、PD＝7.38×10^-6、AS＝1.3×10^-13、PS＝4.59×10^-6，仿真條件是位線BL電壓Vds＝0.85V、字線WL電壓Vbs＝1.8V，縱軸為讀出電流Ids，單位安培(A)，橫軸為字線選擇電壓Vgs，單位V，實線為仿真值，圓點畫線為實測值。由圖可見，低溫(-40℃)時在柵源電壓Vgs0.45V時實測值低于仿真值，并且隨著電壓降低，差距成剪刀口顯著擴大，常溫(25℃)時在柵源電壓Vgs0.45V時實測值低于仿真值，并且隨著電壓降低，差距成剪刀口稍微擴大，而高溫(85℃)時在柵源電壓Vgs0.45V時實測值高于仿真值，并且隨著電壓降低，差距成剪刀口顯著擴大。

總體來說，關斷電流Ioff隨溫度升高而增加，但通過對該器件的實測和掃描看出，關斷電流Ioff隨溫度的增加并不具備線性變化特性，如圖2所示，6條曲線從上到下依次是溫度為150℃、125℃、85℃、25℃、-40℃時的測量值，隨著溫度升高，亞閾擺幅明顯變化，漏電流顯著升高，現有模型無法模擬這種變化。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種針對模型提高漏電流溫度特性的方法及系統，以使關斷電流Ioff及亞閾擺幅與實測值相吻合，使關斷電流Ioff特性與傳統BSIM3模型匹配。

為達上述及其它目的，本發明提出一種針對模型提高漏電流溫度特性的方法，該方法采用建立子電路的方式，于子電路中修改模型中的經驗公式，于經驗公式中加入溫度因子使漏電流Ioff及亞閾擺幅與實測值吻合。

進一步地，該方法包括：

步驟一，選擇原有模型中亞閾區相關參數；

步驟二，在各個溫度下，分別提取相應的上述所選模型參數；

步驟三，針對上述所選模型參數對溫度的特性，做出擬合曲線，提取擬合公式；