一种电路辐照性能仿真方法及设备技术

本发明专利技术提供一种电路辐照性能仿真方法，其特征在于，所述方法包括：a)对器件进行辐照实验；b)提取每种器件的测试数据；c)基于所述测试数据建立每种器件的辐照模型；d)基于为每种器件建立的辐照模型以及组成电路的各个器件之间的逻辑关系，预测由多个器件组成的电路的辐照性能。相应的，本发明专利技术还提供了一种电路辐照性能仿真设备。本发明专利技术通过使用器件辐照模型结合器件在各种总剂量辐照条件下的测量数据，在设计阶段对由多个器件构成的电路的辐照性能做出预测。有效降低了电路设计的开发周期和生产成本。

【技术实现步骤摘要】

专利技术涉及电路性能仿真，尤其涉及一种电路辐照性能仿真方法及设备。
技术介绍
随着集成电路(IC)尺寸的缩小，集成度的提高，必须在设计阶段对其性能进行预测，这样可以在设计阶段发现电路中存在的问题，提高集成电路设计的效率，并降低整个过程的成本损耗。在过去的三十多年里，微电子技术发生了翻天覆地的变化。器件特征尺寸从IOum 以上减小到了深亚微米，栅介质层从大约70nm减少到了 2nm以下。同时，国防系统和太空系统对微电子的需求也变得更加多样化，太空系统已经取代军事系统成为研究辐照效应的主要推动力。伴随着人类对外太空的不断探索，对辐照效应的深入研究显得越来越重要。总剂量效应是指当器件持续受到电离辐射时，器件的阈值电压发生漂移、跨导降低、亚阈值电流增大、低频噪声增大。它主要由电离辐射在氧化层中以及氧化层/硅界面产生的电荷和缺陷引起。由于总剂量效应对器件性能影响很大，因此电路在总剂量辐照后，电路性能也将发生一定程度的变化，目前电路辐照性能的好坏一般都是通过对电路进行辐照实验来验证的，一般只能得出电路受辐照总剂量的影响水平，很难在电路设计阶段就对电路的辐照特性进行比较准确的预测。本专利技术通过使用器件辐照模型，并结合辐照实验，在设计阶段引入预测器件辐照性能的流程。
技术实现思路
针对之前性能预测流程周期长，成本高的特点，本专利技术提供一种电路辐照性能仿真方法，其特征在于，所述方法包括a)对多种器件进行辐照实验；b)提取每种器件的测试数据；c)基于所述测试数据建立每种器件的辐照模型；d)基于为每种器件建立的辐照模型以及组成电路的各个器件之间的逻辑关系，预测由多个器件组成的电路的辐照性能。同时，还提供一种电路辐照性能仿真设备，其特征在于，包括辐照实验装置(601)，用于完成对器件的辐照处理；数据提取装置(602)，用于提取每种器件的测试数据；辐照器件模型表达装置(603)，用于建立每种器件的辐照模型；以及电路仿真预测装置(605)，用于基于为每种器件建立的辐照模型，预测由多个器件组成的电路辐照性能。通过以上方法和设备，实现在设计阶段，通过计算机仿真预测电路辐照性能的要求。而不需要实际制作实验性的电路来进行性能检测，从而为整个设计开发流程节省了大量的时间和费用成本。 附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显图1是根据本专利技术一种电路辐照性能仿真方法的流程图；图2是根据本专利技术一种电路辐照性能仿真方法的一个实施例的PMOS辐照后测试数据与仿真曲线示意图；图3是根据本专利技术一种电路辐照性能仿真方法的一个实施例的NMOS辐照后测试数据与仿真曲线示意图；图4是根据本专利技术一种电路辐照性能仿真方法的一个实施例的待预测电路仿真示意图；图5是根据本专利技术一种电路辐照性能仿真方法的一个实施例的待预测电路辐照输出曲线图；图6是根据本专利技术一种电路辐照性能仿真设备的示意图。 具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的实施例作详细描述。下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。图1是根据本专利技术的电路辐照性能仿真方法的流程图。步骤SlOl中，将半导体器件放入辐照室进行辐照实验。将以硅晶片为材料的PMOS和NMOS器件分别放入辐照室接受辐照，在辐照时可以选用多种不同的辐照剂量值进行实验。比如，本实施例中，器件分别接受辐射源为6°Co γ 射线的辐照，同时有辐照计测量该设备受到的辐照总剂量。在每个器件接受到总剂量500K rad和IM rad后，将其从辐照室取出进行性能测试，以观察该器件受到辐照后性能变化情况。以上描述不能理解为对本专利技术的限制，本领域的技术人员可以使用其他半导体材质的器件接受辐照；同时辐照计量组数和选用的剂量值可以视需要进行选择，例如也可以选择不同的辐射源以及进行不同总剂量值辐照。在步骤S102中，提取出器件的测试数据。将未接受辐照实验和接受辐照实验后的器件放入半导体参数测试仪中，使用软件驱动半导体参数测试仪测量半导体的性能参数，在本实施例中，使用的软件为DeviceCharacteristics Program,测试仪器为半导体参数测试仪-4200，测试的性能参数为PMOS 和NMOS的门电压和漏极电流。以上不应理解为对本专利技术的限制，本领域的技术人员可以使用其他的软件和仪器来测试性能参数，同时性能参数不限于门电压和漏极电流。测试出来的数据参考图2和图3所示；图2是根据本专利技术一种电路总剂量辐照性能仿真方法的一个实施例的PMOS辐照后测试数据与仿真曲线示意图；其中使用左侧立正三角形表示的未接受辐照时器件的门电压与漏极电流的关系；使用正立正三角形表示的是接受500K rad辐照后器件的门电压与漏极电流的关系；使用正方形表示的是接受IM rad辐照后器件的门电压与漏极电流的关系。图3是根据本专利技术一种电路总剂量辐照性能仿真方法的一个实施例的NMOS辐照后测试数据与仿真曲线示意图；其中使用右侧立正三角形表示的未接受辐照时器件的门电压与漏极电流的关系；使用倒立正三角形表示的是接受500K rad辐照后器件的门电压与漏极电流的关系；使用正方形表示的是接受IM rad辐照后器件的门电压与漏极电流的关系。在步骤S103中，建立器件辐照模型；器件辐照模型的形式已知，但是其参数还未确定。通过使用已经获得的器件测试数据，对器件进行辐照模型参数提取，建立器件辐照模型。本实施例中，所用软件为器件级提参和建模工具MBP，通过拟合已有的未接受辐照和接受辐照后的测试数据，得到器件辐照模型的参数。参考图2和图3所示，图2中的三条曲线分别是对PMOS未接受辐照、接受500K rad辐照、接受IMrad辐照后数据的拟合结果；图3中的三条曲线分别是对NMOS未接受辐照、接受500K rad辐照、接受IM rad辐照后数据的拟合结果；拟合曲线方程中包含有器件辐照模型的相关参数，求取参数的过程在所使用的软件中实现。以上不应理解为对本实施例的限制，本领域的技术人员可以使用不同的软件或者数学方法来求取器件辐照模型的参数。通过辐照测试获得辐照模型参数后可以推断出该器件受到其他数值的总剂量辐照时性能变化的情况，从而能够通过计算机仿真出实际器件受辐照影响。在步骤S104中，预测电路辐照性能；对于由多个器件组成的待预测电路，通过软件仿真将构成电路的器件之间逻辑关系用函数表达，然后将已经建立的各个器件的辐照模型代入该函数获得电路辐照模型，仿真该电路在不同总剂量辐照下的输入输出特征曲线，预测所述电路的辐照性能。本实施例中，使用Hspice软件仿真了一个反相器，然后在此仿真软件中结合包含相应参数的器件辐照模型得到其输出曲线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电路辐照性能仿真方法，其特征在于，所述方法包括：ａ）对器件进行辐照实验；ｂ）提取每种器件的测试数据；ｃ）基于所述测试数据建立每种器件的辐照模型；ｄ）基于为每种器件建立的辐照模型以及组成电路的各个器件之间的逻辑关系，预测由多个器件组成的电路的辐照性能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卜建辉，毕津顺，韩郑生，罗家俊，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：11