半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，包括选取多个半导体样本，设置多个测试频点，获取每个半导体样本在每个测试频点的噪声频谱，将多个半导体样本在同一个测试频点的噪声频谱按采集算法处理获得该测试频点的噪声频谱表征数据，将所有测试频点的噪声频谱表征数据作为这种半导体器件闪烁噪声模型拟合的实验数据。利用本发明专利技术处理的噪声数据能更真实反映实验中的情况，避免不同偏压下的噪声频谱曲线发生重合、交叉等非正常现象，使SPICE模型能够更准确的与噪声频谱数据进行拟合，能更符合半导体器件实际工作状态下的物理特性。

Screening method for characterization of semiconductor device's flicker noise

The present invention discloses a method for selecting the characterization data of the semiconductor device scintillation noise, including selecting a plurality of semiconductor samples, setting up a number of test frequency points, obtaining the noise spectrum of each sample sample at each test frequency point, and processing the noise spectrum of the multiple semiconductor samples at the same test frequency point to be processed and obtained by the acquisition algorithm. The noise spectrum of the test frequency points is measured, and all the noise spectrum data of the test frequency points are used as the experimental data of the fitting of the scintillation noise model of this semiconductor device. The noise data processed by the invention can reflect the situation in the experiment more truly, avoid the abnormal phenomena such as coincidence and cross of the noise spectrum curve under different bias, so that the SPICE model can be more accurately fitted with the noise spectrum data, and it can be more consistent with the physical characteristics of the actual working state of the semiconductor device.

【技术实现步骤摘要】
半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法
本专利技术涉及半导体领域，特别是涉及一种半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法。
技术介绍
随着目前超大规模集成电路中模拟和射频电路的大量使用，影响电路模拟和射频性能的各种半导体器件的噪声特性及其SPICE(电路级模拟程序)建模仿真愈来愈引起人们的重视，在众多种类的噪声源中闪烁噪声(暨1/f噪声)会对半导体器件的低频、高频乃至射频性能带来十分严重的影响，通过建立基于实测数据的SPICE模型可以准确表征闪烁噪声的特性，为电路设计提供帮助。闪烁噪声的功率密度频谱基本上与频率成反比，因此又被称作1/f噪声，它是一种很普遍的噪声现象，而且1/f噪声在MOSFET低频区域占主导地位的噪声。在MOSFET晶体管的SPICE模型中1/f噪声也是重要的部分，目前1/f噪声模型采用BSIM4的模型，但是噪声实验数据的波动较大，不同器件测得的噪声曲线存在较大差异，在多个偏压下测得的单个样品的噪声曲线可能会发生交叉的情况，这在模型拟合和参数提取中时不允许的。并且单个样品的测试数据结果不足以反映整个实验的真实情况，因此采用多个样品测试，并采用通过测试数据优选方案的数据作为1/f噪声模型精确拟合可用的实验数据就变得至关重要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题，本专利技术提供一种能获得准确闪烁噪声表征数据的半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，包括以下步骤：1)选取多个半导体样本；2)设置多个测试频点；3)获取相同的测试条件下每个半导体样本在每个测试频点的噪声频谱；4)将多个半导体样本在同一个测试频点的噪声频谱按采集算法处理获得该测试频点的噪声频谱表征数据；5)将所有测试频点的噪声频谱表征数据作为这种半导体器件闪烁噪声模型拟合的实验数据。进一步改进所述半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，所述采集算法为：计算多个半导体样本在同一个测试频点噪声频谱的中位数值作为该测试频点的噪声频谱表征数据。进一步改进所述半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，所述采集算法为：计算多个半导体样本在同一个测试频点噪声频谱的算术平均值作为该测试频点的噪声频谱表征数据。进一步改进所述半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，所述采集算法为：计算多个半导体样本在同一个测试频点噪声频谱的中位数值和算术平均值；计算多个半导体样本在上述测试频率点的中位数值和算术平均值的算数平均值，将该均值作为该测试频点的噪声频谱表征数据。进一步改进所述半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，实施步骤4)时，在采集算法处理各测试频点的噪声频谱前，先对各测试频点噪声频谱进行预降噪处理。进一步改进所述半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，所述预降噪处理是删除各个测试频点噪声频谱中大于标准偏差3-6倍的噪声频谱。标准偏差是一种量度数据分布的分散程度的标准，用以衡量数据值偏离算术平均值的程度。本专利技术利用多个半导体样本，在多个测试频点，相同测试条件下获取每个半导体样本在每个测试频点的噪声频谱形成多组噪声频谱数据，对噪声频谱数据按采集算法处理后获得噪声频谱表征数据，通过噪声频谱表征数据可以更加准确地表征工艺制造中器件的1/f噪声特性。半导体样本越多则获得的噪声频谱表征数据越准确，通过噪声频谱表征数据建立的模型的准确度越高。利用本专利技术处理的数据能更真实反映实验中的情况，避免不同偏压下的噪声频谱曲线发生重合、交叉等非正常现象，使SPICE模型能够更准确的与噪声频谱数据进行拟合，能更符合半导体器件实际工作状态下的物理特性。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是本专利技术的流程示意图。图2是多个半导体样本的实验数据曲线示意图，图中X轴是频率，Y轴是1/f噪声(闪烁噪声)。图3是对本专利技术的噪声频谱表征数据取中值后与SPICE模型仿真拟合曲线仿真拟合示意图。附图标记说明1-7表示各半导体样本的噪声频谱曲线8是1-7所示曲线取中位值后获得的噪声频谱表征曲线A、B、C是噪声频谱数据A’、B’、C’是模型仿真A，A’是条件Vd＝-1.2V，Vg＝-1.0V下的曲线；B，B’是条件Vd＝-1.2V，Vg＝-0.85V下的曲线；C，C’是条件Vd＝-1.2V，Vg＝-0.72V下的曲线；Vd表示晶体管器件漏端电压；Vg表示晶体管器件栅端电压。具体实施方式本专利技术提供半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，包括以下步骤：1)选取多个半导体样本；2)设置多个测试频点；3)获取相同的测试条件下每个半导体样本在每个测试频点的噪声频谱；4)将多个半导体样本在同一个测试频点的噪声频谱按采集算法处理获得该测试频点的噪声频谱表征数据；5)将所有测试频点的噪声频谱表征数据作为这种半导体器件闪烁噪声模型拟合的实验数据。其中所述采集算法可以采用以下3种方法：方法1、计算多个半导体样本在同一个测试频点噪声频谱的中位数值作为该测试频点的噪声频谱表征数据。方法2、计算多个半导体样本在同一个测试频点噪声频谱的算术平均值作为该测试频点的噪声频谱表征数据。方法3、计算多个半导体样本在同一个测试频点噪声频谱的中位数值和算术平均值；计算多个半导体样本在上述测试频率点的中位数值和算术平均值的均值(算数平均值)，将该均值作为该测试频点的噪声频谱表征数据。在具体实施中先在整片晶片上挑选不同位置的数个样品利用1/f噪声测试仪器上测试软件的多样品自动测试功能完成多器件尺寸多个偏置电压多样本测试，测试结果会按照样品在晶片上的不同位置存放到对应的文件夹，并以标识器件种类和尺寸的文件名保存对应的测试数据。得到的数据如下Sample(1):Data(1)(f1),Data(1)(f2),Data(1)(f3),……Data(1)(fn)；Sample(2):Data(2)(f1),Data(2)(f2),Data(2)(f3),……Data(2)(fn)；Sample(3):Data(3)(f1),Data(3)(f2),Data(3)(f3),……Data(3)(fn)；……Sample(d):Data(d)(f1),Data(d)(f2),Data(d)(f3),……Data(d)(fn)f1,f2,……,fn代表同一个样本不同测试频率Data(1)(f1),Data(1)(f2),Data(1)(f3),……Data(1)(fn)代表同一个样本不同测试频率下的噪声频谱测试值整个测试完成后，通过一个优化的样本数据筛选程序自动对多个样品的各个频率下的噪声频谱取中位数值或算术平均值或二者平均值所组成新的样本,即上述方法1、方法2和方法3，方法1、方法2和方法3的可行具体实施方式如下：方法1：Median(Data(1)+Data(2)+……+Data(d))(f1)；Median(Data(1)+Data(2)+……+Data(d))(f2)；Median(Data(1)+Data(2)+……+Data(d))(f3)；……；Median(Data(1)+Data(2)+……+Data(d))(fn)。方法2：Average(Data(1)+Data(2)+……+Data(d))(f1)；Average(Data(1)+Data(2)+……+Data(d))(f2)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选取多个半导体样本；2)设置多个测试频点；3)获取相同的测试条件下每个半导体样本在每个测试频点的噪声频谱；4)将多个半导体样本在同一个测试频点的噪声频谱按采集算法处理获得该测试频点的噪声频谱表征数据；5)将所有测试频点的噪声频谱表征数据作为这种半导体器件闪烁噪声模型拟合的实验数据。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选取多个半导体样本；2)设置多个测试频点；3)获取相同的测试条件下每个半导体样本在每个测试频点的噪声频谱；4)将多个半导体样本在同一个测试频点的噪声频谱按采集算法处理获得该测试频点的噪声频谱表征数据；5)将所有测试频点的噪声频谱表征数据作为这种半导体器件闪烁噪声模型拟合的实验数据。2.如权利要求1所述半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，其特征在于，所述采集算法为：计算多个半导体样本在同一个测试频点噪声频谱的中位数值作为该测试频点的噪声频谱表征数据。3.如权利要求1所述半导体器件闪烁噪声表征数据筛选方法，其特征在于，所述采集算法为：计算多个半导体样本在同一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，吕少力，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31