晶体管相对精度模型方法技术

本发明专利技术公开了一种晶体管相对精度模型方法通过测量相邻晶体管不同Ｖｄｓ和Ｖｇｓ偏压点的电流值，归纳不同晶体管尺寸，不同偏压下其电流差值，通过选取合适的模型参数，定义准确的模型参数公式进行描述，并通过一定的模型参数提取方法，提取相对精度模型参数，使该模型能反映不同尺寸，不同偏压下的相邻晶体管的电流差值。本发明专利技术对不同器件尺寸、不同电压偏压条件下的电流标准偏差进行模型化，提高了模拟集成电路设计的工作效率与准确性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件SPICE(Simulation Program withIntegrated Circuit Emphasis)模型方法，尤其涉及一种晶体管相对精度模型方法。
技术介绍
现有相对精度的方法基本是提供电特性关键参数与特征量的对应关系，关键参数包括阈值电压VTH和饱和电流Idsat，设计者根据实测数据进行估计。还有一种方法是：测试反映该工艺相对精度的实验数据，并总结阈值电压之差ΔVt的标准偏差、饱和电流之差ΔIdsat的标准偏差与器件尺寸的关系。在普通SPICE器件模型的基础上，对其中的VTH0、TOX、U0参数进行修正，建立对应的相对精度模型；将相对精度模型与普通SPICE模型综合到一个模型文件中。现有相邻晶体管相对精度模型一般是提供阈值电压VTH和饱和电流Idsat两点的相对精度模型，器件在其它偏压条件下的相对精度模型只能进行估计，这种方法不能满足模拟电路设计的精度要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种晶体管相对精度模型方法，能够对不同器件尺寸、不同电压偏压条件下的电流标准偏差进行模型化，从-->而提高模拟集成电路设计的工作效率与准确性。为解决上述技术问题，本专利技术晶体管相对精度模型方法的技术方案是，包括如下步骤测试不同器件尺寸，包括晶体管沟道的宽度W和晶体管沟道的长度L，测试不同偏压条件下相邻晶体管的电流值，测试大量晶圆上不同芯片单位的数据，并根据这些数据计算成对的芯片的电流差值ΔId，统计出ΔId的3sigma值；对VTH0，TOX，K1，U0，RDSW，LINT，WINT七个模型参数进行模型化，其中Param＝Param_org+Δparam；ΔVTH0=A1W·L·M;]]>ΔTOX=B1W·L·M;]]>ΔK1=C1W·L·M+1;]]>ΔU0=D1W·L·M+1;]]>ΔRDSW=E1W·L·M;]]>ΔLINT=F1W·M;]]>ΔWINT=G1L·M;]]>其中Param是VTH0、TOX、K1、U0、RDSW、LINT、WINT七个模型参数，-->Param_org是VTH0、TOX、K1、U0、RDSW、LINT、WINT七个模型参数在普通模型中的值，Δparam是ΔVTH0、ΔTOX、ΔK1、ΔU0、ΔRDSW、ΔLINT、ΔWINT七个模型参数，A1，B1，C1，D1，E1，F1，G1为待定系数，M为并联晶体管数目，根据所测试的大量晶圆上不同芯片单位的数据对所述待定系数进行拟合。本专利技术对不同器件尺寸、不同电压偏压条件下的电流标准偏差进行模型化，提高了模拟集成电路设计的工作效率与准确性。具体实施方式晶体管相对精度的模型在模拟电路设计中对电路的特性起非常重要的作用，由于半导体工艺均匀性，设备的影响，相同晶体管在硅片内不同位置其电特性存在差异，相对精度模型用于反映这种差异，并把晶体管的特性参数的统计误差用公式进行描述，产生可以仿真的晶体管相对精度模型。相对精度模型最重要是解决不同物理尺寸(Width沟道宽度/Length沟道长度)的晶体管，其电特性VTH(阈值电压)/Idsat(饱和电流)的统计偏差的对应参数选取和参数近似描述公式，通过对晶体管电流公式的简单变换可以推导出下述公式：Id＝β(Vgs-Vt)2，其中β=μ0Cox2WL;]]>其中Id表示晶体管漏端电流，μ0为载流子迁移率，Cox为栅电容，W和L分别表示沟道宽度和沟道长度。σΔIdId2=σβ2β2+σVt2[2Vgs-Vt]2;]]>ΔId=Δβ[δIdδβ]+Δvt[δIdδVt];]]>-->ΔId＝Δβ(Vgs-Vt)2+Δvt(-2·β·(Vgs-Vt)；ΔIdId=Δββ+Δvt[-2Vgs-Vt];]]>σΔIdId2=[σβ%100]2+σVt2[2Vgst]2;]]>其中Vgst＝Vgs-Vt，σβ%=Coeff1W·L,]]>σVt=Coeff2W·L.]]>从σΔIdId2=[σβ%100]2+σVt2[2Vgst]2]]>可以看出，电流的标准偏差独立与其它模型参数，电流的标准偏差可以表述为两个变量——晶体管沟道面积(W×L)和Vgst的关系；同样，理论上电流的标准偏差是由于某几个工艺变量引起，包括氧化膜厚度(Tox)，多晶硅宽度偏差(Leff，Weff)，离子注入偏差(Nch)，平带电压(VFB)等，这些工艺变量的偏差可以反映到模型参数上，建立一种对应关系。本专利技术提供了一种晶体管相对精度模型方法，包括如下步骤：测试不同器件尺寸，包括晶体管沟道的宽度W和晶体管沟道的长度L，测试不同偏压条件下相邻晶体管的电流值，晶圆上的晶体管或者芯片都是成对出现的，测试大量晶圆上不同芯片单位的数据，并根据这些数据计算成对的芯片的电流差值ΔId，统计出ΔId的3sigma值；对VTH0，Tox，K1，U0，RDSW，LINT，WINT七个模型参数进行模型化，其中Param＝Param_org+Δparam；ΔVTH0=A1W·L·M;]]>-->ΔTOX=B1W·L·M;]]>ΔK1=C1W·L·M+1;]]>ΔU0=D1W·L·M+1;]]>ΔRDSW=E1W·L·M;]]>ΔLINT=F1W·M;]]>ΔWINT=G1L·M;]]>其中Param是VTH0、Tox、K1、U0、RDSW、LINT、WINT七个模型参数，Param_org是VTH0、Tox、K1、U0、RDSW、LINT、WINT七个模型参数在普通模型中的值，Δparam是ΔVTH0、ΔTox、ΔK1、ΔU0、ΔRDSW、ΔLINT、ΔWINT七个模型参数，A1，B1，C1，D1，E1，F1，G1为待定系数，M为并联晶体管数目，根据所测试的大量晶圆上不同芯片单位的数据对所述待定系数进行拟合。对所述待定系数进行拟合可以通过相应的EDA软件实现。所述晶体管沟道的宽度W和晶体管沟道的长度L乘积的取值范围从设计规则最小值到10000um2。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管相对精度模型方法，其特征在于，包括如下步骤　测试不同器件尺寸，包括晶体管沟道的宽度Ｗ和晶体管沟道的长度Ｌ，测试不同偏压条件下相邻晶体管的电流值，测试大量晶圆上不同芯片单位的数据，并根据这些数据计算成对的芯片的电流差值ΔＩｄ，统计出ΔＩｄ的３ｓｉｇｍａ值；　对ＶＴＨＯ，Ｔｏｘ，Ｋ１，Ｕ０，ＲＤＳＷ，ＬＩＮＴ，ＷＩＮＴ七个模型参数进行模型化，其中　Ｐａｒａｍ＝Ｐａｒａｍ＿ｏｒｇ＋Δｐａｒａｍ；　＊＊＊　其中Ｐａｒａｍ是ＶＴＨＯ、Ｔｏｘ、Ｋ１、Ｕ０、ＲＤＳＷ、ＬＩＮＴ、ＷＩＮＴ七个模型参数，Ｐａｒａｍ＿ｏｒｇ是ＶＴＨＯ、Ｔｏｘ、Ｋ１、Ｕ０、ＲＤＳＷ、ＬＩＮＴ、ＷＩＮＴ七个模型参数在普通模型中的值，Δｐａｒａｍ是ΔＶＴＨＯ、ΔＴｏｘ、ΔＫ１、ΔＵ０、ΔＲＤＳＷ、ΔＬＩＮＴ、ΔＷＩＮＴ七个模型参数，Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，Ｄ１，Ｅ１，Ｆ１，Ｇ１为待定系数，Ｍ为并联晶体管数目，根据所测试的大量晶圆上不同芯片单位的数据对所述待定系数进行拟合。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管相对精度模型方法，其特征在于，包括如下步骤测试不同器件尺寸，包括晶体管沟道的宽度W和晶体管沟道的长度L，测试不同偏压条件下相邻晶体管的电流值，测试大量晶圆上不同芯片单位的数据，并根据这些数据计算成对的芯片的电流差值ΔId，统计出ΔId的3sigma值；对VTHO，Tox，K1，U0，RDSW，LINT，WINT七个模型参数进行模型化，其中Param＝Param_org+Δparam；ΔVTH0=A1W·L·M;]]>ΔTOX=B1W·L·M;]]>ΔK1=C1W·L·M+1;]]>ΔU0=D1W·L·M+1;]]>ΔRDSW=E1W·L·M;]]>ΔLINT=F1W·M;]]>ΔWINT=G1L·M;]]>其中Param是VTHO、T...

【专利技术属性】
技术研发人员：李平梁，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]