自加热效应的模型参数提取方法技术

一种自加热效应的模型参数提取方法，利用同一测试系统产生电压值相等的第一脉冲漏极电压和第二脉冲漏极电压，利用第一脉冲漏极电压对所述MOS晶体管进行第一I-V特性测试，模拟不具有自加热效应的MOS晶体管，利用第二脉冲漏极电压对所述MOS晶体管进行第二I-V特性测试，模拟具有自加热效应的MOS晶体管，进而提取自加热效应模型的模型参数。避免了采用两套检测系统可能引发的系统误差，且本发明专利技术实施例利用同一套测试系统获得两组测试数据，可以直接将所述两组测试数据进行比较，避免两套检测系统获得的两组测试数据后需要导出后再进行比较，节省了时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子器件建模领域，特别涉及一种对采用SOI衬底的MOS晶体管。
技术介绍
计算机辅助电路分析(CAA)在大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)设计中已成为必不可少的手段。为了优化电路，提高性能，希望计算机辅助电路分析的模拟结果尽量与实际电路相接近，需要对集成电路的器件建立数学模型，且所述计算机辅助电路分析程序中的模型必须要精确。确定模型方程后，由于不同器件对应有不同的制作工艺和尺寸，对应的模型参数各不相同，因此，对模型方程的参数提取也非常重要。尽管多数模型是以器件物理为依据的，但按其物理意义给出的模型参数往往不能精确的反映器件的电学性能，因此必须从实验数据中提取模型参数。模型参数的提取的过程实际上是将理论模型和实际器件特性之间用模型参数来加以拟合的过程。 采用绝缘体上硅(SOI)衬底的MOS晶体管因其内部具有复杂的物理机制，相比体硅MOS晶体管，其模型方程更复杂，模型参数更多。且由于具有SOI衬底的MOS晶体管底部具有一层低导热率的埋氧层(Β0Χ)，在直流测试时，漏极电流产生的热量来不及排除，使得沟道温度高于环境温度，即出现自加热效应，这种效应会造成器件沟道电流下降、跨导畸变以及载流子负微分迁移率等不良影响。在实际的数字电路应用中，因器件工作在高速开关状态，热量来不及积累，自加热效应不明显或消失。但对于大部分模拟电路，自加热效应却不容忽视。因此，为了计算机辅助电路分析程序能够仿真用于不同电路的器件，只有准确地提取与自加热效应模型相关的所有模型参数，才能提高基于SOI工艺的IC设计能力。更多关于半导体器件模型参数提取的方法请参考申请公布号为CN102542077A的中国专利文献。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供了一种，简单方便。为解决上述问题，本专利技术技术方案提供了一种，包括提供采用SOI衬底的MOS晶体管及对应的器件模型，所述器件模型具有自加热效应模型；利用同一测试系统产生电压值相同的第一脉冲漏极电压和第二脉冲漏极电压，利用第一脉冲漏极电压对所述MOS晶体管进行第一1-V特性测试，模拟不具有自加热效应的MOS晶体管，获得第一1-V特性曲线，利用第二脉冲漏极电压对所述MOS晶体管进行第二1-V特性测试，模拟具有自加热效应的MOS晶体管，获得第二1-V特性曲线；利用所述第一1-V特性曲线、第二1-V特性曲线对自加热效应模型的模型参数进行提取。可选的，还包括将若干个具有不同脉冲持续时间的脉冲漏极电压施加在所述MOS晶体管的漏极上，获得对应的漏极电流，并根据漏极电流的大小选择第一脉冲漏极电压和第二脉冲漏极电压。可选的，当至少两个脉冲漏极电压的漏极电流相等且电流值最小时，其中脉冲持续时间最长的脉冲漏极电压对应的脉冲持续时间为第一脉冲持续时间，脉冲持续时间小于或等于所述第一脉冲持续时间的脉冲漏极电压为第一脉冲漏极电压。可选的，当至少两个脉冲漏极电压的漏极电流相等且电流值最大时，其中脉冲持续时间最短的脉冲漏极电压对应的脉冲持续时间为第二脉冲持续时间，脉冲持续时间大于或等于所述第二脉冲持续时间的脉冲漏极电压为第二脉冲漏极电压。可选的，提取模型参数的步骤包括将所述不具有自加热效应模型的器件模型的模拟数据与第一1-V特性曲线相比较进行拟合，将所述具有自加热效应模型的器件模型的模拟数据与第二1-V特性曲线相比较进行拟合，从而获得自加热效应模型的模型参数。可选的，采用全局优化或局部优化对模拟数据和第一1-V特性曲线、第二1-V特性曲线进行拟合。可选的，利用最小二乘法的曲线拟合将模拟数据和第一1-V特性曲线、第二1-V特性曲线相拟合。可选的，将模拟数据和第一1-V特性曲线、第二1-V特性曲线进行比较，如果不一致，则修改模型参数，直到所述模拟数据和第一1-V特性曲线、第二1-V特性曲线相拟合。可选的，所述第一 Ι-v特性曲线和第二1-V特性曲线为漏极电流和漏极电压的1-V特性曲线。可选的，所述器件模型为HiSMSOI模型或BSMSOI模型。可选的，所述采用SOI衬底的MOS晶体管为体引出结构器件或浮体结构器件。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点由于本专利技术实施例利用同一测试系统产生电压值相等的第一脉冲漏极电压和第二脉冲漏极电压，第一脉冲漏极电压和第二脉冲漏极电压的电压值之间不会有误差，使得第一1-V特性测试和第二1-V特性测试的测试结果之间的差值与理论差值之间不会有误差。即使第一脉冲漏极电压和第二脉冲漏极电压的实际电压值与理论电压值有偏差，最终获得的第一1-V特性测试和第二1-V特性测试的测试结果之间的差值与理论差值的偏差值也比采用两套系统时变小，从而可以利用第一1-V特性测试和第二1-V特性测试的测试结果之间的差值来提取自加热模型的模型参数，避免了采用两套检测系统可能引发的系统误差，有利于提高自加热模型的模型参数的精确率。且本专利技术实施例利用同一套测试系统获得两组测试数据，可以直接将所述两组测试数据进行比较，避免两套检测系统获得的两组测试数据后需要导出后再进行比较，节省了时间。附图说明图1是本专利技术实施例的的流程示意图；图2是具有不同脉冲持续时间的脉冲漏极电压对应的漏极电流与漏极电压之间的1-V特性曲线图。具体实施例方式为了能精确的提取自加热效应模型相关的所有模型参数，专利技术人提出了一种，包括利用具有较短脉冲持续时间的脉冲漏极电压对所述采用SOI衬底的MOS晶体管进行第一1-V特性测试，由于脉冲漏极电压是间隔式的，对应产生的漏极电流也是间隔式的，沟道中因漏极电流产生的热量会在漏极电流关闭时散发掉，使得热量来不及积累，自加热效应不明显，因而利用所述脉冲漏极电压来模拟不具有自加热效应的MOS晶体管；利用直流漏极电压对所述MOS晶体管进行第二1-V特性测试，所述直流漏极电压的电压值与脉冲漏极电压的电压值相等，由于直流漏极电压对应的漏极电流持续存在，使得漏极电流产生的热量会在沟道区积累，从而引发自加热效应，因而利用所述脉冲漏极电压来模拟具有自加热效应的MOS晶体管；将第一1-V特性测试的测试数据与不具有自加热效应模型的器件模型的模拟数据进行比较拟合，获得不具有自加热效应模型的器件模型的模型参数；将第二 ι-v特性测试的测试数据与具有自加热效应模型的器件模型的模拟数据进行比较拟合，利用所述不具有自加热效应模型的器件模型的模型参数提取出自加热效应模型的模型参数。但由于产生脉冲漏极电压和直流漏极电压需要两套不同的测试系统，不同的测试系统之间可能存在系统误差，使得实际输出的脉冲漏极电压和直流漏极电压的电压值大小可能不相同，具有误差。当所述两个漏极电压值不同时，对应两个的漏极电压值的测量差值与理论的差值相比会变大，由于所述两个漏极电流的差值只是由自加热效应模型引起的，会使得最终提取的自加热效应模型的模型参数不精确。且利用脉冲漏极电压和直流漏极电压获得两组1-V特性测试的测试数据后，往往需要对所述两组1-V特性测试的测试数据进行比较，但两套检测系统获得的两组测试数据后需要提取出来后再进行比较，比较繁琐。专利技术人经过研究发现，并不是只有直流漏极电压对应的漏极电流会产生自加热效应，当一个脉冲漏极电压的脉冲持续时间足够长时，所述脉冲漏极电压对应的漏极电流也会产生自加热效应。由于自加热效应会造成器件的沟道电流下降，即漏极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自加热效应的模型参数提取方法，其特征在于，包括：提供采用SOI衬底的MOS晶体管及对应的器件模型，所述器件模型具有自加热效应模型；利用同一测试系统产生电压值相同的第一脉冲漏极电压和第二脉冲漏极电压，利用第一脉冲漏极电压对所述MOS晶体管进行第一I?V特性测试，模拟不具有自加热效应的MOS晶体管，获得第一I?V特性曲线，利用第二脉冲漏极电压对所述MOS晶体管进行第二I?V特性测试，模拟具有自加热效应的MOS晶体管，获得第二I?V特性曲线；利用所述第一I?V特性曲线、第二I?V特性曲线对自加热效应模型的模型参数进行提取。

【技术特征摘要】
1.一种自加热效应的模型参数提取方法，其特征在于，包括 提供采用SOI衬底的MOS晶体管及对应的器件模型，所述器件模型具有自加热效应模型； 利用同一测试系统产生电压值相同的第一脉冲漏极电压和第二脉冲漏极电压，利用第一脉冲漏极电压对所述MOS晶体管进行第一1-V特性测试，模拟不具有自加热效应的MOS晶体管，获得第一1-V特性曲线，利用第二脉冲漏极电压对所述MOS晶体管进行第二1-V特性测试，模拟具有自加热效应的MOS晶体管，获得第二1-V特性曲线； 利用所述第一 ι-v特性曲线、第二1-V特性曲线对自加热效应模型的模型参数进行提取。2.如权利要求1所述的自加热效应的模型参数提取方法，其特征在于，还包括将若干个具有不同脉冲持续时间的脉冲漏极电压施加在所述MOS晶体管的漏极上，获得对应的漏极电流，并根据漏极电流的大小选择第一脉冲漏极电压和第二脉冲漏极电压。3.如权利要求2所述的自加热效应的模型参数提取方法，其特征在于，当至少两个脉冲漏极电压的漏极电流相等且电流值最大时，其中脉冲持续时间最长的脉冲漏极电压对应的脉冲持续时间为第一脉冲持续时间，脉冲持续时间小于或等于所述第一脉冲持续时间的脉冲漏极电压为第一脉冲漏极电压。4.如权利要求2所述的自加热效应的模型参数提取方法，其特征在于，当至少两个脉冲漏极电压的漏极电流相等且电流值最小时，其中脉冲持续时间最短的脉冲漏极电压对应的脉冲持续时间为第二脉冲持续时间，脉冲持续时间大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉远倩，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：