一种通用失配模型及其提取方法技术

本发明专利技术公开了一种通用失配模型及其提取方法，该方法包括如下步骤：步骤一，设计失配模型的器件结构并加工生产；步骤二，测量按失配模型生产的器件的数据，得到表征器件性能的参数；步骤三，在固定某一参数下建立及修改该失配模型的函数；步骤四，调整失配函数的系数进行拟合；步骤五，判断仿真结果与数据拟合是否OK。如否，则返回步骤四，如是，则进入步骤六；步骤六，进行模型检验；本发明专利技术的失配模型能和实际的器件测量曲线拟合更为准确，可以很大程度上提高器件失配模型精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种集成电路器件失配模型，特别是涉及一种通用失配模型及其提取 方法。
技术介绍
随着半导体制造技术的不断进步，CMOS工艺器件制造工艺已经发展到了深亚微 米，元件尺寸不断减小，集成电路结构及版图复杂化程度不断提高，器件彼此之间失配也随 之越来越严重，从而在一定程度上影响到射频/模拟集成电路的性能。器件之间的失配是 由于在制造过程中，物理工艺的随机波动或偏离导致芯片上相同设计的两个或多个器件显 现出参数和性能上的差异。 在器件失配建模的过程中，目前常用的方法是使用与器件面积相关的方法来表征 器件的失配模型。图1为现有技术中器件失配模型架构的建立子程序图。该器件失配模型 建立步骤如下： 第一步，设置模型常数，以NMOS管为例进行说明，子电路模型为nm〇S_mis(d g s b)，其中参数分别为漏极d、源极g、漏极s、衬底b，沟道长1单位为le-6即lumde 6、10 6)， 沟道宽w单位为le-6即IumQe 6、10 6)，失配仿真开关mismod为1即开启，随机数组sig_ mis为高斯序列aguass (0, 1，1)，失配系数misa为常数，经验值0. 36139 ; 第二步，设置模型参数，几何因子geo_fac和阈值失配变化量Vthjnis分别采用如 下公式计算： vth_mis = misaX geo_fac X sigma_mis Xmismod 第三步，设置失配变化量并进行仿真，选择阈值vth作失配变化量，其初值为 VthO = 0. 4+vth_mis 最后，代入失配模型进行仿真计算，图中失配模型为nrvt nmos。 可见，现有技术的失配模型只与器件的面积相关。然而，在工艺越来越发展的情况 下，小的尺寸的失配测量数据与面积相关性已不再是线性的，这就导致如果仍然采用现有 技术这种常规紧凑型模型，拟合精度就不好，甚至无法拟合，就不能表征实际的失配情况， 而且，对于同一个面积，可以找到很多对应的器件尺寸，那么对设计者就难以从旧有的模型 中体现具体尺寸的失配效果。这对于设计者来说是无法接受的。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种通用失配模型及其 提取方法，其在已有失配模型的基础上通过增加与尺寸相关的系数，使本专利技术的失配模型 能和实际的器件测量曲线拟合更为准确，可以很大程度上提高器件失配模型精度。 为达上述及其它目的，本专利技术提出一种通用失配模型，在原有失配模型中加入与 器件沟道长、沟道宽分别相关的函数公式，使所述通用失配模型与实际的器件测量曲线拟 合更为准确。 进一步地，于该通用失配模型的模型参数几何因子ge〇_fac中加入与器件的沟道 长、沟道宽分别相关的函数公式，该几何因子geo_fac采用如下公式计算： geo_fac = f (wl) X f (w) Xf (I) 其中，f(wl)是与器件面积相关的函数，f(w)是与沟道宽w相关的函数，f(l)是与 沟道长1相关的函数。 进一步地，函数f (wl)、f (w)、f (1)表达式如下 f(wl) = awlX (wl)2+bwlXwl+cwl f(w) = awXw2+bwXw+cw f (I) = aj X l2+bj X 1+Cj 其中，awl为器件面积的二次项系数，bwl是一次项系数，c wl是常数项，3"是器件宽 度的二次项系数，bw是一次项系数，c w是常数项、a i是器件沟长的二次项系数，b 1是一次项 系数，C1是常数项，a wl、bwl、cwl、aw、bw、c w、a:、比、C1为常数，其数值根据经验配置。 为达到上述目的，本专利技术还提供一种通用失配模型的提取方法，包括如下步骤： 步骤一，设计失配模型的器件结构并加工生产； 步骤二，测量按失配模型生产的器件的数据，得到表征器件性能的参数； 步骤三，在固定某一参数下建立及修改该失配模型的函数； 步骤四，调整失配函数的系数进行拟合； 步骤五，判断仿真结果与数据拟合是否OK ?如否，则返回步骤四，如是，则进入步 骤六； 步骤六，进行模型检验。 进一步地，于步骤一中，设计失配模型的器件结构要包括设计不同器件面积的版 图、同一面积不同长宽的器件、同一长度不同宽度的器件、同一宽度不同长度的器件。 进一步地，于步骤四中，对于不同面积的部分，可以得到与面积相关f (wl)的系 数，对同一长度，不同宽度调整与宽度相关f (W)的系数，对同一宽度不同长度调整与长度 相关f(l)的系数。 进一步地，于步骤二中，该参数包括阈值电压、饱和电流。 进一步地，于步骤三中，该某一参数为面积（wl)或宽度（W)或长度（1)。 进一步地，步骤三中，建立的函数如下： geo_fac = f (wl) X f (w) Xf (I) 其中，w、1分别为MOS管宽、长，函数f(wl)、f (w)、f (1)表达式如下 f(wl) = awlX (wl) 2+bwl Xwl+cwl f(w) = awXw2+bwXw+cw f (I) = aj X l2+bj X 1+Cj 其中，awl为器件面积的二次项系数，bwl是一次项系数，c wl是常数项，3"是器件宽 度的二次项系数，bw是一次项系数，c w是常数项、a i是器件沟长的二次项系数，b 1是一次项 系数，C1是常数项，a wl、bwl、cwl、aw、bw、c w、a:、比、C1为常数，其数值根据经验配置。 进一步地，于步骤四中，调整失配函数的系数awl、bwl、c wl、aw、bw、cw、a:、bn C1进行 拟合。 与现有技术相比，本专利技术在已有的模型基础上调 整函数的表达式，通过增加与尺寸相关的系数，从一个简单的只与面积相关的失配模型，而 改为更为复杂且更为合理的失配模型，使本专利技术的失配模型能和实际的器件测量曲线拟合 更为准确，本专利技术可以很大程度上提高器件失配模型精度。【附图说明】 图1为现有技术中器件失配模型架构的建立子程序图； 图2为本专利技术一种通用失配模型架构建立的子程序图； 图3为本专利技术一种通用失配模型的提取方法的步骤流程图； 图4为现有技术和本专利技术拟合结果对比。【具体实施方式】 以下通过特定的具体实例并结合【附图说明】本专利技术的实施方式，本领域技术人员可 由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。本专利技术亦可通过其它不同 的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离 本专利技术的精神下进行各种修饰与变更。 图2为本专利技术一种通用失配模型架构建立的子程序图。本专利技术之通用失配模型， 在原有模型中加入与器件长、宽分别相关的函数公式，从而使本专利技术的通用失配模型能和 实际的器件测量曲线拟合更为准确，可以很大程度上提高器件失配模型精度。本专利技术之通 用失配模型建立过程如下： 第一步，设置模型常数，以NMOS管为例进行说明，子电路模型为nm〇S_mis(d g s b)，其中参数分别为漏极d、源极g、漏极s、衬底b，沟道长1单位为le-6即lumde 6、10 6)， 沟道宽w单位为le-6即IumQe 6、10 6)，失配仿真开关mismod为1即开启，随机数组sig_ mis为高斯序列aguass (0, 1，1)，失配系数misa为常数，经验值0. 3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用失配模型，其特征在于：在原有失配模型中加入与器件沟道长、沟道宽分别相关的函数公式，使所述通用失配模型与实际的器件测量曲线拟合更为准确。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张瑜，商干兵，俞柳江，程嘉，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31