一种半导体器件阈值电压仿真方法技术

一种半导体器件阈值电压仿真方法，包括以下步骤：1）提取电路中所有器件特征参数，并将其转换为spice仿真器中对应的网表；3）在spice仿真器中，对所述网表中的所有器件建立跨导矩阵；4）对所述跨导矩阵进行迭代求解。本发明专利技术的半导体器件阈值电压仿真方法，能够快速且准确的仿真得到半导体器件阈值电压，提高仿真效率。

A simulation method of threshold voltage for semiconductor devices

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件阈值电压仿真方法
本专利技术涉及半导体器件模型
，特别是涉及一种半导体器件阈值电压仿真方法。
技术介绍
传统的半导体阈值电压仿真，都是固定源/漏段电压，扫描栅极电压，得到漏端电流。在漏端电流中查找距离固定电流ICON最近的点，其所对应的电压就是阈值电压。传统方法仿真计算量大，特别是在统计模型参数提取相关的仿真中，由于仿真次数的增加，阈值电压仿真时间过长的问题表现得更加明显。半导体器件的电压电流(IV)的特性仿真，通常是固定电压得到电流。以四端mos器件为例，其端口为栅(g)，源(s)，漏(d)，衬底(b)，通常源/衬底电压为零。因此如果已知Vg，Vd，就可以得到漏端电流Id。而在阈值电压的仿真中，是已知Vd，并且要求Id等于固定电流ICON，然后要求解得到Vg。传统的半导体阈值电压仿真，都是固定漏电压Vd，扫描栅极电压Vg，得到漏端电流Id。在漏端电流中查找距离固定电流ICON最近的点，其所对应的电压就是阈值电压Vg。这种仿真计算量大，并且精度会受到Vg扫描步长的影响。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种半导体器件阈值电压仿真方法，能够快速且准确的仿真得到半导体器件阈值电压，提高仿真效率。为实现上述目的，本专利技术提供的半导体器件阈值电压仿真方法，包括以下步骤：1)提取电路中所有器件特征参数；2)将所述特征参数转换为spice仿真器中对应的网表；3)在spice仿真器中，对所述网表中的所有器件建立跨导矩阵；4)对所述跨导矩阵进行迭代求解。进一步地，所述电路包括控制源和受控源，所述控制源已知电压电流，所述受控源为浮动电压的电压源。进一步地，所述受控源包括C1和C0两个接口，所述C1与半导体器件的栅极连接，所述控制源包括S1和S0两个接口，所述S1与所述半导体器件的漏极连接，所述C0接口、所述S0接口以及所述半导体器件的其余端点接地。进一步地，所述跨导矩阵包括对电流电压关系进行一阶求导，根据基尔霍夫定理建立矩阵。进一步地，求解所述跨导矩阵，收敛成功后，得到所述电路中电压、电流信息。进一步地，所述特征参数包括电压电流信息。为实现上述目的，本专利技术还提供一种受控源，包括，控制源端和受控源端，所述控制源端已知电压电流，所述受控源端为浮动电压的电压源。进一步地，所述受控源端包括C1和C0两个接口，所述C1接口与半导体器件的栅极连接，所述控制源包括S1和S0两个接口，所述S1接口与所述半导体器件的漏极连接，所述C0接口、所述S0接口以及所述半导体器件的其余端点接地。为实现上述目的，本专利技术还提供一种半导体器件阈值电压仿真设备，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行如上文所述的半导体器件阈值电压仿真方法步骤。为实现上述目的，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行如上文所述的半导体器件阈值电压仿真方法步骤。本专利技术的一种半导体器件阈值电压仿真方法，具有以下有益效果：能够快速且准确的仿真得到半导体器件阈值电压，减轻了阈值电压仿真所耗费的时间，提高了效率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本专利技术的实施例一起，用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为根据本专利技术的半导体器件阈值电压仿真方法流程图；图2为根据本专利技术的受控源结构示意图；图3为根据本专利技术的半导体器件阈值电压仿真方法示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1为根据本专利技术的半导体器件阈值电压仿真方法流程图，下面将参考图1，对本专利技术的半导体器件阈值电压仿真方法进行详细描述。首先，在步骤101，提取电路中所有器件特征参数并转换为spice仿真器中对应的网表。优选地，电路由半导体器件和受控源(knownVoltageCurrentcontrolVoltageFloatingVCVF)构成，图2为根据本专利技术的受控源结构示意图，如图2所示，本专利技术的受控源，包括控制源端和受控源端，控制源端已知电压电流，受控源端为浮动电压的电压，受控源端具有C1和C0两个接口，C0接地，C1与半导体器件的栅极连接；控制源端具有S1和S0两个接口，S0接地，S1与半导体器件的漏极连接，半导体器件的其余端点接地，控制源端电压值为v_value、电流值为i_value。在步骤102，在spice仿真器中，对网表中的所有器件建立跨导矩阵。该步骤中，跨导矩阵作为一种公知技术，是spice仿真的基础。跨导矩阵是指在当前条件下，对电流电压关系进行一阶求导，然后根据基尔霍夫定理建立矩阵。半导体器件跨导矩阵为已知技术，此处只重点介绍VCVF跨导矩阵。本专利技术实施例中，受控源(以下简称VCVF)所对应的变量为6个，分别为S1,S0,C1,C0点所对应电压、以及控制源端电流Isouce、受控源端电流Icontrol。VCVF所对应的等式两个，分别为：控制源端电压v_value＝V(s1)-V(s0)；控制源端电流Isource＝i_value。根据上述描述，按照跨导理论，VCVF所对应的跨导矩阵如下表所示：在步骤103，对所有器件的跨导矩阵进行迭代求解。该步骤中，当所有器件跨导矩阵建立成功后，解矩阵，收敛成功后得到电路中电压、电流的信息。下面结合一具体实施例对本专利技术的半导体器件阈值电压仿真方法做进一步的说明。图3为根据本专利技术的半导体器件阈值电压仿真方法示意图。该电路具体由一个半导体器件(此处以NMOS器件为例)和一个VCVF构成。其中NMOSgate(栅极)端与VCVFC1端连接，drain(漏极)端与VCVFS1端连接。NMOS其余端点接地，VCVF中，C0、S0端接地。VCVF控制源端电压值为v_value、控制源端电流值为i_value。该电路在spice仿真器中可以仿真得到VCVFC1端所对应电压。具体仿真过程描述如下：第一步，将图3转换为spice仿真器中对应的网表。具体表达式如下：ws10VCVFc10v_valuei_valuem1s1c100nmosspice网表是描述电路连接结构的一种方式，作为公知技术被广泛使用。此处网表所表达含义与图3中的电路说明一致。W是指VCVF器件的名字。VCVF是一类型器件的统称，在一个电路中可以有多个VCVF,为了区别不同的VCVF,会为不同的VCVF器件取不同的名字，以加以区分。s1s0为控制源端口，c1c0为受控源端口，v本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件阈值电压仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：/n1）提取电路中所有半导体器件特征参数，并将其转换为spice仿真器中对应的网表；/n2）在spice 仿真器中，对所述网表中的所有器件建立跨导矩阵；/n3）对所述跨导矩阵进行迭代求解。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件阈值电压仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）提取电路中所有半导体器件特征参数，并将其转换为spice仿真器中对应的网表；
2）在spice仿真器中，对所述网表中的所有器件建立跨导矩阵；
3）对所述跨导矩阵进行迭代求解。


2.根据权利要求1所述的一种半导体器件阈值电压仿真方法，其特征在于，所述步骤1）进一步包括，
将受控源中受控源端的C1接口与半导体器件的栅极连接、控制源端的S1接口与所述半导体器件的漏极连接，受控源端的C0接口、控制源端的S0接口以及所述半导体器件的其余端点接地；
在spice仿真器中对电路进行仿真得到受控源端的C1接口对应的电压。


3.根据权利要求1所述的一种半导体器件阈值电压仿真方法，其特征在于，所述特征参数包括电压、电流信息。


4.根据权利要求1所述的一种半导体器件阈值电压仿真方法，其特征在于，步骤2）所述跨导矩阵，包括对电流电压关系进行一阶求导，根据基尔霍夫定理建立矩阵。


5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翡，王成，高云锋，
申请(专利权)人：南京九芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32