用于射频MOS器件建模的测试系统和射频MOS器件的建模方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于射频MOS器件建模的测试系统和射频MOS器件的建模方法。该测试系统中，从测试结构采用与主测试结构不同的电极设置，其中第二MOS器件的源极和漏极分别连接两个测试端口，而栅极单独接出以便于设置相应的偏压，如此从测试结构的S参数可以表征主测试结构忽略的寄生电容，有助于提高模型的准确度。所述建模方法中，利用上述测试系统的测试结果设置模型电路中每个寄生元件的初始值，并利用从测试结构的测试结果对至少部分寄生元件的初始值进行修正，最后得到各个寄生元件的寄生参数值。所述建模方法构建的模型电路中寄生元件较为全面，且该建模方法可以实现对各个寄生元件的寄生参数值的设置，相对于现有技术建模准确度高。建模准确度高。建模准确度高。

【技术实现步骤摘要】
用于射频MOS器件建模的测试系统和射频MOS器件的建模方法


[0001]本专利技术涉及MOS器件测试及建模
，特别涉及一种用于射频MOS器件建模的测试系统和射频MOS器件的建模方法。

技术介绍

[0002]随着CMOS(Complementary Metal
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Oxide
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Semiconductor)技术的不断进步，晶体管的特征尺寸不断缩小，MOS(Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor)器件的特征频率(ft)及最大振荡频率(fmax)不断提高，射频MOS器件已经开始应用于毫米波及太赫兹频段等高频领域。获得准确的射频MOS器件模型是在高频领域进行产品开发的前提条件。
[0003]随着工作频率的增加，射频MOS器件寄生元素的分布式效应越来越显著，现有的射频MOS器件模型对寄生元素的建模在毫米波等高频领域不够准确。目前射频MOS器件建模采用的测试系统有多种不同方案，其中，典型的测试系统采用二端口结构连接测试，即将射频MOS器件的栅极(Gate)与漏极(Drain)作为二端口结构的两个测试端，源极(Source)与衬底(Bulk)短接且接地。该二端口结构连接的方法可以有效抽取器件模型的参数，但由于源极与衬底短接，使源极与衬底之间的寄生电容被忽略，栅极与衬底以及漏极与衬底之间的寄生电容也无法准确表征，这影响了射频MOS器件模型中其它寄生电容和寄生电阻的数值准确性。而且，随着应用的频率增加，这种影响越来越明显，因此进一步优化射频MOS器件的测试系统，提高射频MOS器件的模型准确度尤为必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种用于射频MOS器件的测试系统和射频MOS器件的建模方法，可以提高射频MOS器件模型的准确度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种用于射频MOS器件建模的测试系统。所述测试系统包括主测试结构和从测试结构，所述主测试结构和从测试结构均采用二端口测试连接；其中，所述主测试结构包括第一MOS器件，所述第一MOS器件的栅极和漏极分别连接所述主测试结构的两个测试端口，所述第一MOS器件的源极和衬底短接且接地；所述从测试结构包括第二MOS器件，所述第二MOS器件的源极和漏极分别连接所述从测试结构的两个测试端口，所述第二MOS器件的栅极单独接出以便于设置相应的偏压，所述第二MOS器件的衬底接地。
[0006]可选的，所述测试系统还包括与所述主测试结构对应的第一去嵌结构和与所述从测试结构对应的第二去嵌结构。
[0007]可选的，所述第一去嵌结构和所述第二去嵌结构均包括开路测试子结构和短路测试子结构。
[0008]本专利技术的另一方面提供一种射频MOS器件的建模方法，所述建模方法包括：
[0009]提供上述的测试系统，并构建模型电路，所述模型电路包括本征MOS器件和多个寄生元件，所述本征MOS器件具有源极、漏极、栅极和衬底四个电极，所述多个寄生元件包括所
述栅极和所述衬底之间形成的栅衬寄生电容Cgb、所述源极和所述衬底之间形成的源衬寄生电容Csb和所述漏极和所述衬底之间形成的漏衬寄生电容Cdb；
[0010]分别利用所述主测试结构和所述从测试结构进行测试并作去嵌处理，以获得所述主测试结构对应的去嵌后的S参数和电流电压数据，以及所述从测试结构对应的去嵌后的S参数；
[0011]设置每个所述寄生元件的初始值；
[0012]利用所述从测试结构对应的去嵌后的S参数对所述多个寄生元件中至少部分的初始值进行修正；以及
[0013]设置所述多个寄生元件对应的多个寄生参数值。
[0014]可选的，所述测试系统还包括与所述主测试结构对应的第一去嵌结构以及与所述从测试结构对应的第二去嵌结构；
[0015]其中，分别利用所述主测试结构和所述从测试结构进行测试并作去嵌处理的步骤具体包括：分别对所述主测试结构、所述从测试结构、所述第一去嵌结构和所述第二去嵌结构进行S参数测试并获得各自对应的S参数；基于所述第一去嵌结构的S参数对所述主测试结构的S参数进行处理，获得所述主测试结构去嵌后的S参数；基于所述第二去嵌结构的S参数对所述从测试结构的S参数进行处理，获得所述从测试结构去嵌后的S参数。
[0016]可选的，设置每个所述寄生元件的初始值的方法包括：
[0017]基于要建模的射频MOS器件的版图，分别构建所述栅衬寄生电容Cgb、所述源衬寄生电容Csb和所述漏衬寄生电容Cdb的抽取版图结构；以及
[0018]利用后道寄生抽取工具，分别基于对应的所述抽取版图结构抽取获得所述栅衬寄生电容Cgb、所述源衬寄生电容Csb和所述漏衬寄生电容Cdb的初始值。
[0019]可选的，构建所述栅衬寄生电容Cgb、所述源衬寄生电容Csb、所述漏衬寄生电容Cdb的抽取版图结构的方法包括：
[0020]仅保留所述射频MOS器件的版图中栅极的连接通路及衬底的连接通路，得到所述栅衬寄生电容Cgb的抽取版图结构，并且，仅保留所述射频MOS器件的版图中源极的连接通路及衬底的连接通路，得到所述源衬寄生电容Csb的抽取版图结构，另外，仅保留所述射频MOS器件的版图中漏极的连接通路及衬底的连接通路，得到所述漏衬寄生电容Cdb的抽取版图结构。
[0021]可选的，所述多个寄生元件还包括漏衬寄生电阻Rdb、源衬寄生电阻Rsb、衬底端寄生电阻Rb、漏极端寄生电阻Rd、源极端寄生电阻Rs、栅极端寄生电阻Rg、栅漏寄生电容Cgd、栅源寄生电容Cgs、漏源寄生电容Cds、漏极寄生二极管DD和源极寄生二极管DS。
[0022]可选的，设置每个所述寄生元件的初始值的步骤还包括：
[0023]将所述栅衬寄生电容Cgb、所述源衬寄生电容Csb和所述漏衬寄生电容Cdb的初始值代入所述模型电路中，并且，通过拟合所述主测试结构的电流电压数据，确定所述漏极端寄生电阻Rd和所述源极端寄生电阻Rs的初始值；
[0024]将所述主测试结构去嵌后的S参数转换为所述主测试结构去嵌后的Y参数和Z参数；以及
[0025]通过拟合所述主测试结构去嵌后的Y参数和所述Z参数的不同分量，获得所述漏衬寄生电阻Rdb、所述源衬寄生电阻Rsb、所述衬底端寄生电阻Rb、所述栅极端寄生电阻Rg、所
述栅漏寄生电容Cgd、所述栅源寄生电容Cgs和所述漏源寄生电容Cds的初始值。
[0026]可选的，利用所述从测试结构去嵌后的S参数对所述多个寄生元件中至少部分的初始值进行修正的步骤包括：
[0027]针对所述从测试结构，获取源极和漏极在零偏置下去嵌后的S参数；
[0028]将所述零偏置下去嵌后的S参数转换为所述从测试结构去嵌后的Y参数和Z参数；以及，
[0029]通过拟合所述从测试结构去嵌后的Y参数和Z参数的不同分量，对所述多个寄生元件中至少部分的初始值进行修正。
[0030]可选的，利用所述从测试结构去嵌后的S参数对所述多个寄生元件中至少部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于射频MOS器件建模的测试系统，其特征在于，所述测试系统包括主测试结构和从测试结构，所述主测试结构和所述从测试结构均采用二端口测试连接；其中，所述主测试结构包括第一MOS器件，所述第一MOS器件的栅极和漏极分别连接所述主测试结构的两个测试端口，所述第一MOS器件的源极和衬底短接且接地；所述从测试结构包括第二MOS器件，所述第二MOS器件的源极和漏极分别连接所述从测试结构的两个测试端口，所述第二MOS器件的栅极单独接出以便于设置相应的偏压，所述第二MOS器件的衬底接地。2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述测试系统还包括与所述主测试结构对应的第一去嵌结构和与所述从测试结构对应的第二去嵌结构。3.如权利要求2所述的测试系统，其特征在于，所述第一去嵌结构和所述第二去嵌结构均包括开路测试子结构和短路测试子结构。4.一种射频MOS器件的建模方法，其特征在于，包括：提供如权利要求1至3任一项所述的测试系统，并构建模型电路，所述模型电路包括本征MOS器件和多个寄生元件，所述本征MOS器件具有源极、漏极、栅极和衬底四个电极，所述多个寄生元件包括所述栅极和所述衬底之间形成的栅衬寄生电容Cgb、所述源极和所述衬底之间形成的源衬寄生电容Csb和所述漏极和所述衬底之间形成的漏衬寄生电容Cdb；分别利用所述主测试结构和所述从测试结构进行测试并作去嵌处理，以获得所述主测试结构对应的去嵌后的S参数和电流电压数据，以及所述从测试结构对应的去嵌后的S参数；设置每个所述寄生元件的初始值；利用所述从测试结构对应的去嵌后的S参数对所述多个寄生元件中至少部分的初始值进行修正；以及设置所述多个寄生元件对应的多个寄生参数值。5.如权利要求4所述的建模方法，其特征在于，所述测试系统还包括与所述主测试结构对应的第一去嵌结构以及与所述从测试结构对应的第二去嵌结构；其中，分别利用所述主测试结构和所述从测试结构进行测试并作去嵌处理的步骤具体包括：分别对所述主测试结构、所述从测试结构、所述第一去嵌结构和所述第二去嵌结构进行S参数测试并获得各自对应的S参数；基于所述第一去嵌结构的S参数对所述主测试结构的S参数进行处理，获得所述主测试结构去嵌后的S参数；基于所述第二去嵌结构的S参数对所述从测试结构的S参数进行处理，获得所述从测试结构去嵌后的S参数。6.如权利要求4所述的建模方法，其特征在于，设置每个所述寄生元件的初始值的方法包括：基于要建模的射频MOS器件的版图，分别构建所述栅衬寄生电容Cgb、所述源衬寄生电容Csb和所述漏衬寄生电容Cdb的抽取版图结构；以及利用后道寄生抽取工具，分别基于对应的所述抽取版图结构抽取获得所述栅衬寄生电容Cgb、所述源衬寄生电容Csb和所述漏衬寄生电容Cdb的初始值。7.如权利要求6所述的建模方法，其特征在于，构建所述栅衬寄生电...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘林林，冯悦怡，王全，
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：