ＭＯＳＦＥＴ失配模型的建立及仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种ＭＯＳＦＥＴ失配模型的建立及仿真方法，采用ＢＳＩＭ３模型为基础，分为以下步骤：第一步，利用统计原理建立模型参数随机误差统计表达式；第二步，根据模型参数随机误差统计表达式的物理定义，分别在ＢＳＩＭ３模型中选择具有针对性的模型参数，并对其添加统计表达式修正项；第三步，建立对应的ＳＰＩＣＥ宏模型；第四步，定义修正系数的初始值；第五步，将所述修正系数的初始值代入模型中，调试和仿真模型参数。本发明专利技术通过调整模型中失配误差函数修正式的系数，可以使模型精确地描述出实际工艺失配误差的趋势。通过调试参数，实际工艺监控趋势线与模型仿真趋势线可以做到非常接近，该建模方法可以方便且较好地模拟实际工艺的失配统计误差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件建模方法，具体涉及一种MOSFET失配模型的建立及 仿真方法。
技术介绍
在电路设计的过程中，由于器件工艺失配误差的存在会对设计造成一定的偏差。 综合来说，栅氧厚度之间的差异、器件尺寸、器件之间的间距等因素都会对工艺失配误差产 生影响。 因此，随着电路设计要求的提高，对模型精度的要求不仅仅体现在电学特性上，还 要求能够反映由于工艺的失配造成的特性误差。但是现有的器件模型通常除了描述工艺水 准的上下限以外，并没有专门描述实际误差情况。因此，有必要在原先的模型基础上，建立 失配随机误差的描述功能。
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MOSFET失配模型的建立方法，它能够在 原先的模型基础上，建立失配随机误差的描述功能。 为解决上述技术问题，本专利技术M0SFET失配模型的建立及仿真方法的技术解决方 案为 采用BSIM3模型(由伯克利大学研发的一种工业标准器件模型)为基础，分为以 下步骤 第一步，利用统计原理建立模型参数随机误差统计表达式； 与器件的沟道区二维面积成反比的工艺参数的误差表达式为<formula>formula see original document page 3</formula> 与器件沟道的一维长或宽成反比的工艺参数的误差表达式为<formula>formula see original document page 3</formula> 第二步，根据模型参数随机误差统计表达式的物理定义，分别在BSIM3模型中选 择具有针对性的模型参数，并对其添加统计表达式修正项； 选择BSIM3模型参数中的vtho、tox、lint、wint和u0这5个参数，添加修正公式， 作为开启电压、栅氧厚度、沟道栅长、沟道栅宽和迁移率的误差描述；开启电压的误差修正表达式为<formula>formula see original document page 3</formula> 栅氧厚度的误差修正表达式为<formula>formula see original document page 3</formula><formula>formula see original document page 4</formula>迁移率的误差修正表达式为AwO二l + ^^承agm^s(0,l,l); 沟道栅长的误差修正表达式为A/ int = 4* agaw^KO， 1， 1)v『 .沟道栅宽的误差修正表达式为Awint = "^*agm/M(0,l，l); 第三步，建立对应的SPICE宏模型； 第四步，定义修正系数的初始值；定义系数avthO、atox、adl、adw和auO的初始值。 第五步，将所述修正系数的初始值代入模型中，调试和仿真模型参数。 本专利技术可以达到的技术效果是 本专利技术通过调整模型中失配误差函数修正式的系数，可以使模型精确地描述出实 际工艺失配误差的趋势。通过调试参数，实际工艺监控趋势线与模型仿真趋势线可以做到 非常接近。因此该建模方法可以方便且较好地模拟实际工艺的失配统计误差。 采用本专利技术建立MOSFET失配模型，无需花费大量的时间反复调试，可以快速准确 的提取相关的模型参数，能够提高工作效率。附图说明 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明 图1是实际测试得到的开启电压误差同器件尺寸的趋势与通过仿真得到的开启 电压误差同器件尺寸的趋势的比较图； 其中实线代表实际测试得到的开启电压误差同器件尺寸的趋势线，虚线代表将初 始值代入失配误差函数修正式的系数中以后通过仿真得到的开启电压误差同器件尺寸的 趋势线。 图2是实际测试得到的饱和电流误差同器件尺寸的趋势与通过仿真得到的饱和 电流误差同器件尺寸的趋势的比较图； 其中实线代表实际测试得到的饱和电流误差同器件尺寸的趋势线，虚线代表将初 始值代入失配误差函数修正式的系数中以后通过仿真得到的饱和电流误差同器件尺寸的 趋势线。 图3是实际测试得到的开启电压误差同器件尺寸的趋势与通过仿真得到的开启 电压误差同器件尺寸的趋势的比较图； 其中实线代表实际测试得到的开启电压误差同器件尺寸的趋势线，虚线代表将参 数提取得到的最终值代入失配误差函数修正式的系数中以后通过仿真得到的开启电压误 差同器件尺寸的趋势线。 图4是实际测试得到的饱和电流误差同器件尺寸的趋势与通过仿真得到的饱和 电流误差同器件尺寸的趋势的比较图； 其中实线代表实际测试得到的饱和电流误差同器件尺寸的趋势线，虚线代表将参 数提取得到的最终值代入失配误差函数修正式的系数中以后通过仿真得到的饱和电流误 差同器件尺寸的趋势线。 图5是本专利技术M0SFET失配模型的建立及仿真方法的流程图。 其中，vt器件的开启电压，Tox器件的栅氧厚度，L栅宽，W栅长，u迁移率，面 积修正系数，长度修正系数，S2,p宽度修正系数。具体实施例方式如图5所示，本专利技术MOSFET失配模型的建立及仿真方法，分为以下步骤 1、利用统计原理建立模型参数随机误差统计表达式； 假定一个器件参量P是由ql，q2，... ，qn等工艺参数所决定的函数，S卩P = f(ql， q2，q3，…，qn)。如果两个相同的器件之间的每个工艺参数都存在微小差别，则参量P的误 差o表达式为一 ,广 '、2a仏乂△《i+复 2勿2+ ...+A《.Y(1-1),n)可以有器件的开启电压o 对参量P有影响的工艺参数o 2Aqi(i = u, 氧厚度。m。/、沟道栅宽。a 、沟道栅长。a/、迂移率。Au2等。 根据实际失配测试得到的数据分析，可以认为这些o2Aqi(i = 1,2,3,...,n)是和器件的维数尺寸成反比的，因此将失配误差和器件维数写成反比关系的函数表达式。而根据栅氧厚度。m。/，沟道栅宽。a^，沟道栅长。a/，迂移率。"2的物理定义的不同，又将o^qia^.u,...^)和器件维数尺寸的关系分为2类一类为o2Aqi与器件的沟道区二维面积成反比的误差，其表达式为 2匆 其中S丄种形式表达。 另一类为o，S亂。是面积修正系数c(1-2)通常开启电压、栅氧厚度和迁移率的误差都可以用这只与器件沟道的一维长或宽成反比的误差，其表达式为l.尸『S」,.尸〖(1—3)(1—4) 其中Su和S2,p为长度和宽度的修正系数。 利用以上假设而制定的公式(1-2)， (1-3)和(l-4)，可以在普通的BS頂3模型参 数中挑选相关参数添加随机误差函数修正项的方法来建立失配模型。 2、根据模型参数随机误差统计表达式的物理定义，分别在BSIM3模型中选择具有 针对性的模型参数，并对其添加统计表达式修正项； 选择BSM3模型参数中的vtho、 tox、 lint、 wint和u0这5 式，作为开启电压、栅氧厚度、沟道栅长、沟道栅宽和迁移率的误差描述。 因为vth0， tox和u0都和面积有关系，因此修正表达式可以为个参数中添加修正公5 1. OE-6 count = 1.0 +dlmisn =' adln氺geo—w氺numsigma—dlmis本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＭＯＳＦＥＴ失配模型的建立及仿真方法，采用ＢＳＩＭ３模型为基础，其特征在于，分为以下步骤：第一步，利用统计原理建立模型参数随机误差统计表达式；与器件的沟道区二维面积成反比的工艺参数的误差表达式为σ↓［Δｑ］↑［２］＝ｓ↓［１，ｑ］↑［２］／ＷＬ；与器件沟道的一维长或宽成反比的工艺参数的误差表达式为σ↓［ΔＬ］↑［２］＝Ｓ↓［１，Ｐ］↑［２］／Ｗ，σ↓［ΔＷ］↑［２］＝Ｓ↓［２，Ｐ］↑［２］／Ｌ；第二步，根据模型参数随机误差统计表达式的物理定义，分别在ＢＳＩＭ３模型中选择具有针对性的模型参数，并对其添加统计表达式修正项；第三步，建立对应的ＳＰＩＣＥ宏模型；第四步，定义修正系数的初始值；第五步，将所述修正系数的初始值代入模型中，调试和仿真模型参数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王正楠，周天舒，
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]