栅极寄生电容建模方法技术

本发明专利技术提供了一种栅极寄生电容建模方法，包括如下步骤：根据栅极面积和周长提取栅极电容最低点的电容分量；提取电容变化量；提取电容变化斜率；提取偏移量；反馈验证。本发明专利技术针对栅极寄生电容的物理特性结合数学公式建立细致提取流程，提供可靠的器件建模方法和模型。提供可靠的器件建模方法和模型。提供可靠的器件建模方法和模型。

【技术实现步骤摘要】
栅极寄生电容建模方法


[0001]本专利技术涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种栅极寄生电容建模方法。

技术介绍

[0002]集成电路设计的成功依赖对器件的准确建模，结合器件测量结果与物理特性提供覆盖全局尺寸并能预测的模型一直是业内不断努力克服的难题。由于器件设计者对器件尺寸的选择无法在建模初期预料，并且建模工程师无法使用无限大的测量和设计代价进行建模，因此模型的可预测性和准确性往往成为需要权衡的难题。同时对于诸多参数的相互影响的特点，建模工程师往往容易出现相同方法论的前提下提取出不同模型的结果。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种准确的栅极寄生电容建模方法。
[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种栅极寄生电容建模方法，包括如下步骤：根据栅极面积和周长提取栅极电容最低点的电容分量；提取电容变化量；提取电容变化斜率；提取偏移量；反馈验证。
[0005]可选的，提取电容最低点的电容分量的方法进一步是；电容最低点的电容分量cgmin通过公式
[0006]cgmin＝cgmin(S,P)*EXP(C3*L/W)
[0007]cgmin(S,P)＝C0(x)+C1*S+C2*P
[0008]cgmin(S,P)为基于栅极周长P和栅极面积S的表达式，C0(x)为关于x的表达式，C1为面积系数，C2为周长系数，C3为宽长比纠正系数。
[0009]建模开始时，默认C3系数为0，通过解算以下方程：
[0010][0011][0012]通过最小RMS方法迭代，赋予C1及C2初值，
[0013]此处的公式基于上述公式：
[0014]cgmin(S,P)＝C0(x)+C1*S+C2*P
[0015]根据提取数值结果，提取C0及C3数值，
[0016]由于大宽长比器件L/W趋于0，因此可使用大宽长比器件提取C0，
[0017]确定C0数值后，C3则使用全局优化方式进行提取，从而完成对电容最低点的电容分量的提取。
[0018]上述技术方案针对栅极寄生电容的物理特性结合数学公式建立细致提取流程，提供可靠的器件建模方法和模型。
附图说明
[0019]附图1所示是本专利技术一具体实施方式的实施步骤示意图。
[0020]附图2所示是本专利技术一具体实施方式的可变电容器的电容随电压的变化趋势。
[0021]附图3所示是本专利技术一具体实施方式的沟道寄生电容的结构示意图。
[0022]附图4所示是本专利技术一具体实施方式的cgmin修正前后表征结果对比。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术提供的栅极寄生电容的建模方法的具体实施方式做详细说明。
[0024]附图1所示是本具体实施方式的实施步骤示意图，包括：步骤S10，根据栅极面积和周长提取栅极电容最低点的电容分量；步骤S11，提取电容变化量；步骤S12，提取电容变化斜率；步骤S13，提取偏移量；步骤S14，反馈验证。
[0025]附图2所示为可变电容器的电容随电压的变化趋势，在较低的电容是由于沟道反型后的耗尽层厚度变宽导致电容下降。
[0026]栅电容公式可大致表示为C＝Cdep*Cox/(Cdep+Cox)
[0027]由于上式中的耗尽层电容与电压关系存在复杂的关系，在许多模型中使用了较为复杂的效应来纠正模型与效应间的误差。目前，业内为了简化此种复杂建模使用了双曲正切函数的数学表征方法：
[0028]C＝cgmin+dcg*(1+tanh((v(nds,ng)
‑
dvgs)/vgnorm))
[0029]上式中，cgmin为电容最低点的电容分量，dcg为电容变化量，v(nds,ng)表示电容两端节点电压，dvgs是偏移量，vgnorm是电容变化斜率。
[0030]如附图3所示是沟道寄生电容的结构示意图，上方为栅氧化层下方为沟道。沟道内耗尽层分布极大的受到栅极氧化层面积大小的影响，但栅极电容也受到栅极边缘电容的影响，这些电容来源于栅极边缘周长与周围介质的电容效应。在建模中为了涵盖此种物理特性，cgmin通常使用基于栅极面积S＝W*L和周长P＝2*(W+L)进行表征。但沟道侧面分布电容与器件有源区分布电容具有较大的差异性。
[0031]由于模型需覆盖所有尺寸的器件性能表征，因此整体电容模型可以表达为器件栅极宽度W，器件沟道长度L的函数关系，本方法在可变电容器CV模型建立时提升全局提取精度。
[0032]上述公式中的cgmin通过公式
[0033]cgmin＝cgmin(S，P)*EXP(C3*L/W)
[0034]cgmin(S，P)＝C0(x)+C1*S+C2*P
[0035]cgmin(S,P)为基于周长P和面积S的表达式，C0(x)为关于x的表达式，C1为面积系数，C2为周长系数，C3为宽长比纠正系数。
[0036]建模开始时，默认C3系数为0，通过解算以下方程：
[0037][0038][0039]通过最小RMS方法迭代，赋予C1及C2初值。
[0040]此处的公式基于上述公式：
[0041]cgmin(S，P)＝C0(x)+C1*S+C2*P
[0042]同时根据对面积S与周长P等，和器件宽长建立明显直接联系性的偏微分解算结果的提取方法，应当属于相同的数学方法被纳入专利保护范围。
[0043]根据提取数值结果，提取C0及C3数值，
[0044]由于大宽长比器件L/W趋于0，因此可使用大宽长比器件提取C0
[0045]确定C0数值后，C3则使用全局优化方式进行提取，完成器件表征。附图4所示是cgmin修正前后表征结果对比。
[0046]根据不同的参数dcg、dvg、vgnorm均适用于上述表征与提取形式，在此处不再赘述。
[0047]根据上述公式得到的结果与实际的电容值测试结果进行验证，并根据验证结果调整所提取的参数值，使模型更加准确。提取的参数值的方式是将测试数据导入建模提参软件，如MBP等，然后人工或者自动匹配，就可以提取出参数。
[0048]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种栅极寄生电容建模方法，其特征在于，包括如下步骤：根据栅极面积和周长提取栅极电容最低点的电容分量；提取电容变化量；提取电容变化斜率；提取偏移量；反馈验证。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提取电容最低点的电容分量的方法进一步是；电容最低点的电容分量cgmin通过公式cgmin＝cgmin(S,P)*EXP(C3*L/W)cgmin(S,P)＝C0(x)+C1*S+C2*Pcgmin(S,P)为基于栅极周长P和栅极面积S的表达式，C0(x)为关于x的表达式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，葛浩，吕迎欢，谢甜甜，王青，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：