ＭＯＳ晶体管工艺角ＳＰＩＣＥ模型的建模方法技术

本发明专利技术提供一种ＭＯＳ晶体管工艺角ＳＰＩＣＥ模型的建模方法，该方法依据收集到的被模拟ＭＯＳ晶体管工艺线器件特性的统计信息，选取ＰＳＰ模型的１４个参数，最终得到了ＭＯＳ晶体管工艺角ＰＳＰ模型卡。这种基于ＰＳＰ模型的ＭＯＳ晶体管工艺角ＰＳＰ模型是应用于ＭＯＳ晶体管ＳＰＩＣＥ仿真模型的一种新模型，这种新的ＭＯＳ晶体管工艺角ＳＰＩＣＥ模型的建模方法，可以快速地获得具有较好的仿真与测试结果拟合性的ＭＯＳ晶体管工艺角ＳＰＩＣＥ模型，大大提高了使用该工艺线ＭＯＳ晶体管器件组成的集成电路的成品率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体设计仿真领域，尤其涉及一种MOS晶体管工艺角SPICE模型的建模方法。
技术介绍
与双极晶体管不同，在不同的晶片之间以及在不同的批次之间，金属-氧化物-半导体-场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)参数变化很大。为了在一定程度上减轻电路设计任务的困难，工艺工程师们要保证器件的性能在某个范围内，主要以报废超出这个性能范围的芯片的措施来严格控制预期的参数变化。通常提供给设计师的MOS晶体管的性能范围只适用于数字电路并以“工艺角”(Process Comer)的形式给出，如图1所示，其思想是：把NMOS和PMOS晶体管的速度波动范围限制在由FF(快NMOS晶体管和快PMOS晶体管)11、FS(快NMOS晶体管和慢PMOS晶体管)12、SF(慢NMOS晶体管和快PMOS晶体管)14、SS(慢NMOS晶体管和慢PMOS晶体管)13四个工艺角(即四个工艺临界点)所确定的矩形10内(即矩形10内部区域表示可接受的晶片)。其中，FF11对应NMOS、PMOS晶体管饱和电流同为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值、阈值电压同为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值，FS12对应NMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值，PMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值；SF14对应NMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值，PMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值；SS13对应NMOS晶体管、PMOS晶体管饱和电流同为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值、阈值电压同为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值。SPICE(Simulation Program for Integrated Circuits Emphasis)是目前器件设计行业中应用最为普遍的电路级模拟程序。在提取MOS晶体管SPICE模型过程中，必须针对每一个工艺角(Corner)提取相对应的MOS晶体管SPICE仿真模型，以尽可能地提高成品率，使得在各种工艺条件下使用MOS晶体管器件组成的集成电路工作情况均符合设计需求。由于当从晶片中提取与每一个工艺角(Corner)相对应的器件模型时，晶片上NMOS和PMOS晶体管的测试结构会显示出不同的门延，因此在各种工艺角(Corner)和极限温度条件下对电路进行仿真是决定成品率的基础。PSP模型是一种表面电势(surface-potential)模型，其基于MOS晶体管工作的基础物理特征，能以较其它模型更少的参数进行工作，它允许模型对栅极泄漏和量子力学效应(QME)加以考虑，因此更接近晶体管物理行为，并能够就IC性能做出更好的预测，提供非常准确的结果，特别是在源极和漏极围绕零偏置进行操作，或者是栅极偏置电压临近阈值电压的时候。目前，随着工艺线逐渐往65nm以下发展，为适应更小的器件模型需求，PSP模型已-->成为了MOS晶体管模型行业标准的模型标准，但MOS晶体管工艺角SPICE模型的建模方法没有跟上行业标准的发展，目前仍缺少以PSP模型为基础的MOS晶体管工艺角SPICE模型的优良建模方法。因此提供一种基于PSP模型的MOS晶体管工艺角SPICE模型的建模方法，就变得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种以PSP模型为基础的MOS晶体管工艺角SPICE模型的建模方法，以快速获得具有较好的仿真与测试结果拟合性的MOS晶体管工艺角SPICE模型。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种MOS晶体管工艺角SPICE模型的建模方法，包括如下步骤：收集被模拟MOS晶体管工艺线器件特性的统计信息；根据所述统计信息得到标准PSP模型卡；根据所述统计信息得到FF、FS、SF、SS四个工艺角器件的模型测试数据；选取标准PSP模型卡中的适用参数进行调整来拟合FF、FS、SF、SS四个工艺角器件的模型测试数据；记录下拟合FF、FS、SF、SS四个工艺角器件的模型测试数据后各个所述适用参数发生的偏移量；将四个工艺角的PSP模型卡的各个所述适用参数发生的偏移量与标准PSP模型卡结合，得到工艺角PSP模型卡。进一步的，所述得到标准PSP模型卡的步骤包括：根据所述被模拟MOS晶体管工艺线器件特性的统计信息确定被模拟MOS晶体管的标准器件的目标特性值，所述标准器件的目标特性值包括阈值电压、饱和电流、线性区电流、源漏PN结饱和电流、源漏PN结电容的标准目标值。根据所述标准器件的目标特性确定标准器件并测试，得到标准器件的模型测试数据；根据标准器件的模型测试数据提取得到标准PSP模型卡。进一步的，所述被模拟MOS晶体管工艺线器件特性，包括阈值电压、饱和电流、线性区电流、源漏PN结饱和电流、源漏PN结电容。进一步的，FF对应NMOS、PMOS晶体管饱和电流同为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值、阈值电压同为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值，FS对应NMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值，PMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值；SF对应NMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值，PMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值；SS对应NMOS晶体管、PMOS晶体管饱和电流同为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值、阈值电压同为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值。进一步的，所述得到FF、FS、SF、SS四个工艺角器件的模型测试数据的步骤包括：根据所述被模拟MOS晶体管工艺线器件特性的统计信息确定被模拟MOS晶体管的-->FF、FS、SF、SS四个工艺角的器件目标特性值，即所述MOS晶体管的FF、FS、SF、SS四个工艺角分别对应的阈值电压、饱和电流、线性区电流、源漏PN结饱和电流、源漏PN结电容的目标值；根据所述四个工艺角的器件目标特性值确定FF、FS、SF、SS四个工艺角器件并测试，得到FF、FS、SF、SS四个工艺角器件的模型测试数据。进一步的，所述适用参数包括：栅氧厚度、交叠区栅氧厚度、参考温度下基准平带电压、基准平带电压栅极长度调制系数、基准平带电压栅极宽度调制系数、基准平带电压栅极面积调制系数、实际栅极长度与版图栅极长度之间的偏差、源漏去横向扩散引起的实际沟道减少长度、至沟道停止离子注入引起的横向扩散导致的实际沟道减少宽度、零电场强度下迁移率、零偏压下源漏PN结底部面单位电容常数、零偏压下源-体PN结STI边界线单位电容参数、零偏压下源-体PN结栅边界线单位电容参数、源-体PN结底部饱和电流密度。进一步的，所述拟合FF、FS、SF、SS四个工艺角器件的模型测试数据时，栅氧厚度和交叠区栅氧厚度的数值需要根据实际工艺线MOS晶体管栅氧工艺监控数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＭＯＳ晶体管工艺角ＳＰＩＣＥ模型的建模方法，其特征在于，包括：收集被模拟ＭＯＳ晶体管工艺线器件特性的统计信息；根据所述统计信息得到标准ＰＳＰ模型卡；根据所述统计信息得到ＦＦ、ＦＳ、ＳＦ、ＳＳ四个工艺角器件的模型测试数据；选取标准ＰＳＰ模型卡中的适用参数进行调整来拟合ＦＦ、ＦＳ、ＳＦ、ＳＳ四个工艺角器件的模型测试数据；记录下拟合ＦＦ、ＦＳ、ＳＦ、ＳＳ四个工艺角器件的模型测试数据后所述适用参数发生的偏移量；将所述适用参数发生的偏移量与标准ＰＳＰ模型卡结合，得到工艺角ＰＳＰ模型卡。

【技术特征摘要】
1.一种MOS晶体管工艺角SPICE模型的建模方法，其特征在于，包括：收集被模拟MOS晶体管工艺线器件特性的统计信息；根据所述统计信息得到标准PSP模型卡；根据所述统计信息得到FF、FS、SF、SS四个工艺角器件的模型测试数据；选取标准PSP模型卡中的适用参数进行调整来拟合FF、FS、SF、SS四个工艺角器件的模型测试数据；记录下拟合FF、FS、SF、SS四个工艺角器件的模型测试数据后所述适用参数发生的偏移量；将所述适用参数发生的偏移量与标准PSP模型卡结合，得到工艺角PSP模型卡。2.如权利要求1所述的MOS晶体管工艺角SPICE模型的建模方法，其特征在于，所述被模拟MOS晶体管工艺线器件特性，包括阈值电压、饱和电流、线性区电流、源漏PN结饱和电流、源漏PN结电容。3.如权利要求1所述的MOS晶体管工艺角SPICE模型的建模方法，其特征在于，FF对应NMOS、PMOS晶体管饱和电流同为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值、阈值电压同为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值，FS对应NMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值，PMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值；SF对应NMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值，PMOS晶体管饱和电流为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值、阈值电压为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值；SS对应NMOS晶体管、PMOS晶体管饱和电流同为所述工艺线MOS晶体管的出品最小值、阈值电压同为所述工艺线MOS晶体管的出品最大值。4.如权利要求1所述的MOS晶体管工艺角SPICE模型的建模方法，其特征在于，所述得到标准PSP模型卡的步骤包括：根据所述被模拟MOS晶体管工艺线器件特性的统计信息确定标准器件的目标特性值，所述标准器件的目标特性值包括阈值电压、饱和电流、线性区电流、源漏PN结饱和电流、源漏PN结电容的标准目标值；根据所述标准器件的目标特性值确定标准器件并测试，得到标准器件的模型测试数据；根据标准器件的模型测试数据提取得到标准PSP模型卡。5.如权利要求1所述的MOS晶体管工艺角SPICE模型的建模方法，其特征在于，所述得到FF、FS、SF、SS四个工艺角器件的模型测试数据的步骤包括：根据所述被模拟MOS晶体管工艺线器件特性的统计信息确定被模拟MOS晶体管的FF、FS、SF、SS四个工艺角的器件目标特性值，即所述MOS晶体管的FF、FS、SF、SS四个工艺角分别对应的阈值电压、饱和电流、线性区电流、源漏PN结饱和电流、源漏PN结电容的目标值；根据所述四个工艺角的器件目标特性值...

【专利技术属性】
技术研发人员：任铮，胡少坚，周伟，唐逸，彭兴伟，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：31[]