检测及建立应用于噪声的ＭＯＳ管模型的方法技术

本发明专利技术公开了一种建立应用于噪声的ＭＯＳ管模型的方法，包括，测量不同晶粒上的ＭＯＳ管的噪声；根据所得到的ＭＯＳ管的噪声值，建立噪声分布图；至少添加一个原有噪声模型文件中的噪声参数的变化量到ＭＯＳ管库文件中来对ＭＯＳ管进行噪声仿真；如果仿真结果不能够覆盖噪声分布图中的数据，则继续改变噪声参数的变化量的值进行仿真直到仿真结果能够覆盖噪声分布图中的噪声数据；如果仿真结果能够覆盖噪声分布图中的数据，则将相应的噪声参数的变化量的值代入到ＭＯＳ管库文件中作为应用于噪声的ＭＯＳ管模型。通过本发明专利技术方法得到的应用于噪声的模型能够较精确地模拟真实情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岸全测及建立应用于噪声的MOS管模型的方法。技术背景目前，电路中的元件都可能会产生各种各样的噪声。为了研究噪声的规 律，通常是对于一个MOS管进行研究。MOS管可以被认为是一个微型的电 路结构，包括各种各样的电阻、电容和有源器件。对于MOS管来说，可能包 括栅极、源极及漏极上的热噪声，沟道中的热噪声和1/f噪声，村底上的热噪 声和栅极上的感应噪声等。其中1/f噪声一般来说是一种低频噪声，由于它的 增幅与频率增幅成反比，故因此得名。1/f噪声主要影响运行于低频环境下的 电子器件，但是在一些射频电路中，如混频器、放大器和分频器中，1/f噪声 在高频区域对于电路的影响也越来越大，可能会导致信噪比恶化等后果。对 于电路设计和电路分析来说，拥有一个能够精确模拟噪声的模型是非常重要 的。现今建立模型的方法，简单地说是通过分析测量所得的数据，找到这些 数据的规律，例如受电压或电流影响的变化，再用数学方法找到能够描述这 种规律的方程。例如，国际标准书号为0-471-49869-6的一篇名为《Device Modeling for Analog and RF CMOS Circuit Design》的文献提及了 一种MOS管 噪声模型的电路，用一些电流参数来作为噪声的主要相关因素，例如，用漏 极电流的二次方来作为MOS管沟道中1/f噪声的主要相关因素，并通过结合 其他一些例如频率、单位面积的栅极氧化层电容和沟道长度等来构成方程描 述1/f噪声的变化规律。而在电路设计和电路分析中， 一般是在一些例如直流、 交流、小信号和瞬态分析的模拟环境下，使用一些模拟软件例如HSPICE，来模拟MOS管的噪声。这些模拟软件所包含的应用于噪声的MOS管模型是包 含噪声模型文件的MOS管库文件。而对于噪声模拟来说，模型文件中描述噪 声的方程所调用的噪声参数以及库文件中设定的所述噪声参数的变化量通常 决定了噪声模拟的精确性。因而在噪声模拟中， 一些噪声参数是能够根据所 要模拟的MOS管确定的，例如前面提到的沟道长度，而另外一些例如库文件 中设定的噪声参数的变化量通常都是一些根据实际测量值调试得到的经验 值。目前，这些经验值大都是建立在少数几个测量数据的基础上的，并没有 考虑到工艺生产中由于各种复杂因素，例如栅氧生长情况，而造成的噪声特 性在晶圆之间、晶粒之间，以及不同批次之间的差异。当电路设计人员需要 利用MOS管噪声模型进行噪声仿真来辅助设计的时候，并不能确定用于噪声 仿真的模型够不够精确，而如果应用了不够精确的模型就会影响设计质量。
技术实现思路
本专利技术解决的问题就是现有应用于噪声的MOS管模型没有考虑到噪声 特性差异而不够精确。不够精确。为解决上述问题，本专利技术按以下步骤建立应用于噪声的MOS管模型，测量不同晶粒上的MOS管的噪声；根据所得到的MOS管的噪声数据，建立噪声分布图；至少添加一个噪声模型文件中的噪声参数的变化量到MOS管库文件中 来对MOS管进行噪声仿真；如果仿真结果不能够覆盖噪声分布图中的数据，则继续改变噪声参数的 变化量的值进行仿真直到仿真结果能够覆盖噪声分布图中的噪声数据；如果仿真结果能够覆盖噪声分布图中的数据，则将相应的噪声参数的变化量的值代入到MOS管库文件中作为应用于噪声的MOS管模型。为解决上述问题，本专利技术还提供了一种检测应用于噪声的MOS管模型的 方法，包括下列步骤，测量不同晶粒上的MOS管的噪声；根据所得到的MOS管的噪声数据，建立噪声分布图；应用包含噪声模型文件的MOS管库文件作为MOS管噪声仿真模型对于 MOS管进行噪声仿真；如果仿真结果未覆盖噪声分布图中的噪声数据，则该MOS管模型不能很 精确地进行噪声仿真；如果仿真结果覆盖噪声分布图中的噪声数据，则该MOS管模型能够很精 确地进行噪声仿真。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1. 本专利技术建立应用于噪声的MOS管模型的方法以测量的不同晶粒上的MOS 管的噪声值为原始数据，并建立分布图来反映噪声统计分布，考虑到了噪 声特性的差异。再以调试的噪声模型仿真值覆盖噪声分布图中的数据为目 标，因此建立的模型更接近真实情况，更为精确。2. 本专利技术检测应用于噪声的MOS管模型的方法以测量的不同晶粒上的MOS 管的噪声值为原始数据，并建立分布图来反映噪声统计分布，考虑到了噪 声特性的差异，并以此作为衡量噪声模型精确度的标准，使得检测方法更 客观准确。附图说明图1是本专利技术建立应用于噪声的MOS管模型的方法流程图；图2是本专利技术实施例测量得到的NMOS管1/f噪声与频率关系图； 图3是图2中挑选的4个1/f噪声与频率关系图； 图4是图3的数据趋势线图；图5是本专利技术实施例测量得到的PMOS管1/f噪声与频率关系图； 图6是图5中挑选的4个1/f噪声与频率关系图； 图7是图6的数据趋势线图； 图8是现有模型仿真值与1/f噪声分布比较图； 图9是本专利技术实施例模型仿真值与1/f噪声分布比较图； 图IO是本专利技术实施例MOS管模型的库文件； 图11是本专利技术检测应用于噪声的MOS管模型的方法流程图。具体实施方式本专利技术建立应用于噪声的MOS管模型的方法在于以测量的噪声值为原 始数据，并建立分布图来反映噪声统计分布，再以调试的噪声模型仿真值覆 盖噪声分布图中的数据为目标，并在此基础上建立模型。本专利技术检测应用于噪声的MOS管模型的方法以测量的不同晶粒上的 MOS管的噪声值为原始数据，并建立分布图来反映噪声统计分布，考虑到了 噪声特性的差异，并以此作为衡量噪声模型精确度的标准。正如之前所说的，MOS管的噪声可以分为很多种类，下面通过对于一种 噪声的建模步骤来使得本专利技术建立噪声模型的方法更加清楚。参照图l所示，本专利技术建立应用于噪声的MOS管模型的方法包括如下步骤，步骤l，测量不同晶粒上的MOS管的噪声。通常来说，从噪声的表现形 式上大致可分为两类，电压噪声和电流噪声。因此，测量噪声也往往是从这两方面入手的。或者通过测量噪声电压来获得噪声的影响大小，或者通过测 量噪声电流来获得噪声的影响大小。本实施例是通过建立应用于1/f噪声的MOS管模型的步骤来详细说明的，因此测量点是从MOS管的电极入手，并且是从测量噪声电流来得到噪声的影响大小。本实施例为了达到体现噪声分布的目的，因此在选取测量点上也与以往有所不同。本实施例挑选不同晶圓的不同晶粒上的MOS管作为测量 的对象，原因是因为生产工艺的偏差，即使是同一片晶圆上的不同晶粒上的 MOS管，它们之间的性能也会有所差异，更不用说是不同晶圆上的了，因此 这样选取MOS管的好处就是能够比较充分地覆盖到了工艺偏差的情况，使得 测量的数据更能代表MOS管性能差异的离散情况。本实施例测量MOS管的1/f噪声的步骤如下，首先挑选不同晶圓的20 个晶粒上，沟道宽度为10um,沟道长度为0.13um的NMOS管为测量用MOS 管，所述的20个晶粒可以是从5个晶圓上各挑4个晶粒，也可以是从10个 晶圆上各挑2个，如之前所说的是为了比较充分地覆盖到工艺偏差的情况。然后，给所要测量的NMOS管加上一定的偏置电压。根据本领域技术人 员的公知常识，MOS管处于不同的偏置电压下，会有不同的电学表现，因而 噪声也会随着偏置电压的不同而不同。对于MOS管来说，根据偏置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建立应用于噪声的ＭＯＳ管模型的方法，其特征在于，包括下列步骤，　测量不同晶粒上的ＭＯＳ管的噪声；　根据所得到的ＭＯＳ管的噪声数据，建立噪声分布图；　至少添加一个噪声模型文件中的噪声参数的变化量到ＭＯＳ管库文件中来对ＭＯＳ管进行噪声仿真；如果仿真结果未覆盖噪声分布图中的噪声数据，则继续改变噪声参数的变化量的值进行仿真直到仿真结果能够覆盖噪声分布图中的噪声数据；　如果仿真结果覆盖噪声分布图中的数据，则将相应的噪声参数的变化量的值代入到ＭＯＳ管库文件中作为应用于噪声的ＭＯＳ管模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊诚，赵芳芳，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]