[發明專利]一種總劑量效應與工藝波動耦合的電路仿真方法

有效

• 申請號: 202011125363.X
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112214952B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 鄭齊文;崔江維;李小龍;魏瑩;余學峰;李豫東;郭旗
• 申請（專利權）人: 中國科學院新疆理化技術研究所
• 主分類號: G06F30/367
• 分類號: G06F30/367;G06F30/36
• 代理公司: 烏魯木齊中科新興專利事務所(普通合伙) 65106
• 代理人: 張莉

本發明涉及一種總劑量效應與工藝波動耦合的電路仿真方法，該方法包括總劑量效應關聯工藝參數確定、晶體管總劑量輻照試驗、晶體管電參數退化方程參數提取、不同工藝角晶體管總劑量效應模型生成、不同工藝角電路仿真。該方法的理論基礎是晶體總劑量輻射損傷與工藝波動參數相關，總劑量輻射效應與工藝波動存在耦合效應。該方法的優勢在于考慮總劑量效應與工藝波動耦合，準確仿真輻射環境工作集成電路特性。

技術領域

本發明屬于抗輻射集成電路設計技術領域，具體涉及一種總劑量效應與工藝波動耦合的電路仿真方法。

背景技術

集成電路在生產過程中存在工藝波動，摻雜濃度、氧化物厚度、擴散深度等工藝參數在不同晶圓、同一晶圓不同位置存在波動。工藝參數波動導致器件電參數波動，如閾值電壓、載流子遷移率等，影響集成電路性能。為了分析工藝波動對電路性能的影響，在電路仿真中設置多個工藝角(FF，SF，SS，FS，TT)的仿真，要求電路特性參數在多個工藝角下同時滿足設計要求。

工作在輻射環境的集成電路，受高能粒子影響產生輻射損傷，影響集成電路的可靠性。總劑量輻射效應是其中重要的輻射損傷效應之一，它是由質子和電子電離作用產生的永久性累積損傷，決定了器件在空間使用的最長期限，是高軌、長壽命衛星面臨的重要問題。總劑量輻射效應在集成電路氧化物中產生氧化物陷阱電荷、界面陷阱電荷，使集成電路功耗電流上升、工作頻率下降，甚至功能失效。

總劑量效應同樣與摻雜濃度、氧化物厚度等工藝參數密切相關，進一步加劇工藝參數波動引入的器件電參數波動，總劑量效應與工藝波動存在耦合效應，為此需要研究總劑量效應與工藝波動耦合仿真模塊。總劑量輻射使器件電參數漂移(閾值電壓漂移等)，而對于不同工藝角器件工藝參數的差異導致電參數的漂移量不同，進而使器件電參數波動的統計分布展寬，而分別進行總劑量效應及工藝波動仿真難以覆蓋以上器件電參數統計分布展寬效應。

本發明提出一種總劑量效應與工藝波動耦合的電路仿真方法，實現總劑量效應與工藝波動對電路特性影響的協同仿真，準確仿真工作于輻射環境集成電路特性。

發明內容

本發明目的在于，提供一種總劑量效應與工藝波動耦合的電路仿真方法，該方法包括總劑量效應關聯工藝參數確定、晶體管總劑量輻照試驗、晶體管電參數退化方程參數提取、不同工藝角晶體管總劑量效應模型生成、不同工藝角電路仿真。該方法的理論基礎是晶體總劑量輻射損傷與工藝波動參數相關，總劑量輻射效應與工藝波動存在耦合效應。該方法的優勢在于考慮總劑量效應與工藝波動耦合，準確仿真輻射環境工作集成電路特性。

本發明所述的一種總劑量效應與工藝波動耦合的電路仿真方法，按下列步驟進行：

總劑量效應關聯工藝參數確定：

a、確定晶體管溝道摻雜濃度為總劑量效應關聯工藝參數；

晶體管總劑量輻照試驗：

b、選取版圖結構、閾值電壓類型相同晶體管6-36支，測試晶體管的轉移特性曲線、輸出特性曲線，然后對所有晶體管進行劑量率、輻照偏置條件相同的總劑量輻照試驗，輻照后測試晶體管的轉移特性曲線、輸出特性曲線；

晶體管電參數退化方程參數提取：

c、晶體管電參數退化方程為△Parameter＝f(D,Nch),其中△Parameter表示總劑量輻射導致的晶體管電參數漂移量，D為輻照劑量，Nch為溝道摻雜濃度，函數f(D,Nch)的表達式與具體的晶體管電參數以及對應的輻射損傷機理相關，函數f(D,Nch)包含擬合參數，需要根據試驗數據提取，根據輻照前晶體管轉移特性曲線的測試結果，提取晶體管閾值電壓，并進一步計算晶體管溝道摻雜濃度，具體計算公式：