一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法及系统，所述方法包括如下步骤：确定MOS晶体管的工艺失配参数，并通过加入面积因子geo_fac对各工艺失配参数进行修正以得到各工艺失配参数的修正量；于工艺失配参数的阈值电压的修正计算中加入相关性系数alphavth；根据失配数据调节部分工艺失配参数，以使饱和电流idsat和阈值电压vth的失配只有部分相关性，本发明专利技术解决MOS晶体管的器件失配模型的提取问题。

【技术实现步骤摘要】
一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法及系统
本专利技术涉及半导体器件失配
，特别是涉及一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法及系统。
技术介绍
在集成电路设计和生产过程中，由于不确定性、随机误差、梯度误差等原因，一些设计时完全相同的半导体器件生产后却存在偏差，这便称为半导体器件的失配(mismatch)。器件失配会引起器件结构参数和电学参数变化，从而极大地影响模拟电路的特性。随着半导体生产工艺发展，器件尺寸不断缩小，器件失配主要由随机误差造成，而这种随机误差通常是由集成电路生产工艺引起的。SPICE(SimulationProgramwithIntegratedCircuitEmphasis)是一款通用的集成电路仿真软件。由于器件失配对集成电路的影响很大，有必要通过软件仿真及早发现并加以修正。目前SPICE软件中缺少针对MOS晶体管的器件失配模型。传统的失配模型中加入面积因子geo_fac，分别对阈值电压vth、沟道长度lef、沟道宽度wef、栅氧厚度tox进行修正得到阈值电压相关量dvthmis、沟道长度相关量dxlmis、沟道宽度相关量dxwmis、栅氧厚度相关量dtoxmis，面积因子geo_fac、阈值电压相关量dvthmis、沟道长度相关量dxlmis、沟道宽度相关量dxwmis、栅氧厚度相关量dtoxmis按下列公式进行计算：面积因子geo_fac＝1/sqrt(count*lef*wef*1012)阈值电压相关量dvthmis＝avth*geo_fac*agauss(0,1,1)沟道长度相关量dxlmis＝adl*geo_fac*lef*agauss(0,1,1)沟道宽度相关量dxwmis＝adw*geo_fac*wef*agauss(0,1,1)栅氧厚度相关量dtoxmis＝atox*geo_fac*tox*agauss(0,1,1)上述公式中，count、avth、adl、adw、atox分别为器件重复因子、阈值电压修正因子、沟道长度修正因子、沟道宽度修正因子、栅氧厚度修正因子，*为乘号，sqrt为开根号算子沟道长度lef、沟道宽度wef、栅氧厚度tox的单位为米(m)。agauss(nominal_val，abs_variation，sigma)函数是SPICE软件中的用绝对偏移量表征的正态分布函数，其中nominal_val为正态分布的期望值(nominalvalue)，abs_variation为正态分布的绝对偏移量(absolutevariation)，sigma为正态分布的绝对偏移量的指定级别(specifiedlevel)，agauss()函数的取值范围是从nominal_val-abs_variation到nominal_val+abs_variation,该正态分布的标准差为abs_variation/sigma，上述公式中agauss(0,1,1)为一分布在-1到+1范围内的期望值为0、标准方差1/1的随机数。以这些修正量进行失配仿真得到阈值电压vth失配、饱和电流Idsat分布、长沟道阈值电压vtl的分布，其仿真结果如图1－3，具体数据如表1所示。表1从图1和图2来看，对常规大面积的器件，实测失配数据MismatchData与失配模型Mismatchmodel预测值间失配比较小，但从表1看长沟道器件在小面积和大面积时失配严重，如沟道宽度(Width)0.5um、沟道长度(Length)为10um时实测失配数据MismatchData为0.0175306，而失配模型Mismatchmodel预测值为0.00314，两者差异接近一个数量级，如沟道宽度(Width)10um、沟道长度(Length)为10um时实测失配数据MismatchData为0.003985，而失配模型Mismatchmodel预测值为0.000688，两者差异接近一个数量级，在图3中明显看出椭圆圈里的实测数据与模型预测数据相差很大，在0.1ULL工艺中，较强的口袋注入(pocketimplant)导致长沟道器件的阈值电压vth失配较大，传统的失配模型不能正确预测长沟道器件的阈值电压vtl(恒定电流法算出的阈值电压)失配。对此，一种改善的方法考虑在计算阈值vth失配(mismatch)相关量时修改面积因子公式，增加长度限制参数alphal对器件长度(length)进行尺寸限制，alphal根据数据可调，这版模型(model)长度限制参数alphal为3e-7(3×10-7)，各相关量修改如下：长度因子修正值lefeff＝min(lef,alphal)面积因子修正值geo_faceff＝1/sqrt(count*lefeff*wef*1012)阈值相关量dvthmis＝avth*geo_faceff*agauss(0,1,1)由于饱和电流idsat和阈值电压vth的失配(mismatch)有强相关性,修改面积因子也会影响长沟道器件(longchannel)的饱和电流idsat失配，如图4和图5所示，模型(model)不符合饱和电流idsat失配变化趋势(trend)。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法及系统，以在传统失配模型的基础上，建立针对MOS晶体管的器件失配模型，解决MOS晶体管的器件失配问题。为达上述及其它目的，本专利技术提出一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法，包括如下步骤：步骤一，确定MOS晶体管的工艺失配参数，并通过加入面积因子geo_fac对各工艺失配参数进行修正以得到各工艺失配参数的修正量；步骤二，于工艺失配参数的阈值电压的修正计算中加入相关性系数alphavth；步骤三，根据失配数据调节部分工艺失配参数，以使饱和电流idsat和阈值电压vth的失配只有部分相关性。进一步地，于步骤一中，所述工艺失配参数包括阈值电压、沟道长度、沟道宽度、栅氧厚度、参数偏置电压、界面电容、迁移率、饱和速度。进一步地，于步骤一中，通过加入面积因子geo_fac，分别对阈值电压、沟道长度、沟道宽度、栅氧厚度、参数偏置电压、界面电容、迁移率、饱和速度进行修正得到阈值电压相关量dvthmis、沟道长度相关量dxlmis、沟道宽度相关量dxwmis、栅氧厚度相关量dtoxmis、参数偏置电压voff相关量、界面电容cit相关量、迁移率u0相关量、饱和速度vsat相关量。进一步地，所述阈值电压相关量dvthmis、沟道长度相关量dxlmis、沟道宽度相关量dxwmis、栅氧厚度相关量dtoxmis、参数偏置电压voff相关量、界面电容cit相关量、迁移率u0相关量、饱和速度vsat相关量通过如下公式获得：面积因子geo_fac＝1/sqrt(count*lef*wef*1012)阈值电压相关量dvthmis＝avth*geo_fac*agauss(0,1,1)沟道长度相关量dxlmis＝adl*geo_fac*lef*agauss(0,1,1)沟道宽度相关量dxwmis＝adw*geo_fac*wef*agauss(0,1,1)栅氧厚度相关量dtoxmis＝atox*geo_fac*tox*agauss(0,1,1)界面电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法，包括如下步骤：步骤一，确定MOS晶体管的工艺失配参数，并通过加入面积因子geo_fac对各工艺失配参数进行修正以得到各工艺失配参数的修正量；步骤二，于工艺失配参数的阈值电压的修正计算中加入相关性系数alphavth；步骤三，根据失配数据调节部分工艺失配参数，以使饱和电流idsat和阈值电压vth的失配只有部分相关性。

【技术特征摘要】
1.一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法，包括如下步骤：步骤一，确定MOS晶体管的工艺失配参数，并通过加入面积因子geo_fac对各工艺失配参数进行修正以得到各工艺失配参数的修正量；步骤二，于工艺失配参数的阈值电压的修正计算中加入相关性系数alphavth；步骤三，根据失配数据调节部分工艺失配参数，以使饱和电流idsat和阈值电压vth的失配只有部分相关性。2.如权利要求1所述的一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法，其特征在于：于步骤一中，所述工艺失配参数包括阈值电压、沟道长度、沟道宽度、栅氧厚度、参数偏置电压、界面电容、迁移率、饱和速度。3.如权利要求2所述的一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法，其特征在于：于步骤一中，通过加入面积因子geo_fac，分别对阈值电压、沟道长度、沟道宽度、栅氧厚度、参数偏置电压、界面电容、迁移率、饱和速度进行修正得到阈值电压相关量dvthmis、沟道长度相关量dxlmis、沟道宽度相关量dxwmis、栅氧厚度相关量dtoxmis、参数偏置电压voff相关量、界面电容cit相关量、迁移率u0相关量，饱和速度vsat相关量。4.如权利要求3所述的一种MOS晶体管的器件失配模型的修正方法，其特征在于：所述阈值电压相关量dvthmis、沟道长度相关量dxlmis、沟道宽度相关量dxwmis、栅氧厚度相关量dtoxmis、参数偏置电压voff相关量、界面电容cit相关量、迁移率u0相关量、饱和速度vsat相关量通过如下公式获得：面积因子geo_fac＝1/sqrt(count*lef*wef*1012)阈值电压相关量dvthmis＝avth*geo_fac*agauss(0,1,1)沟道长度相关量dxlmis＝adl*geo_fac*lef*agauss(0,1,1)沟道宽度相关量dxwmis＝adw*geo_fac*wef*agauss(0,1,1)栅氧厚度相关量dtoxmis＝atox*geo_fac*tox*agauss(0,1,1)界面电容相关量dcitmis＝acit*geo_fac*agauss(0,1,1)偏置电压相关量dvoffmis＝avoff*geo_fac*agauss(0,1,1)迁移率相关量du0mis＝au0*geo_fac*agauss(0,1,1)饱和速度相关量dvsatmis＝avsat*geo_fac*agauss(0,1,1)其中，coun...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖梦星，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31