CN102799721A

CN102799721A - 半导体器件温度系数建模方法以及电路设计方法

Info

Publication number: CN102799721A
Application number: CN2012102306915A
Authority: CN
Inventors: 张昊
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2012-11-28

Abstract

本发明提供了一种半导体器件温度系数建模方法以及电路设计方法。根据本发明的半导体器件温度系数建模方法包括：多电压下温度系数获取步骤，用于设置多个不同的电压值，并且获取所述多个不同的电压值下的温度系数；以及数学运算步骤，用于通过数学运算根据电压值与温度系数的数据组来形成作为温度系数曲线的拟合曲线。所述数学运算步骤可包括：数据组绘制步骤，用于利用在多电压下温度系数获取步骤中获取的电压值与相应温度系数的多个数据组在坐标轴中绘制相应的绘制点；以及拟合曲线形成步骤，用于根据数据组绘制步骤中绘制出的绘制点来拟合出温度系数曲线。

Description

半导体器件温度系数建模方法以及电路设计方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地说，本发明涉及一种半导体器件温度系数建模方法、以及采用了该半导体器件温度系数建模方法的电路设计方法。

背景技术

对于半导体制造工艺制造出来的半导体器件，需要对该半导体器件建立参数模型，以便后续在利用该相同类型半导体器件设计电路时，可以通过仿真手段来获知该器件的特性，进而完成整个电路的仿真设计。

半导体器件参数建模的工作过程包括：首先，对器件进行电性能测试，得到该器件的电性能数据。然后，利用物理法或黑箱法等构建出不同复杂程度的等效电路，然后通过设定变量参数和模型参数以及公式演算，得出这类半导体器件的模型参数。因此，在使用过程中，若遇到该类半导体器件，就可以通过直接设置变量参数值仿真出不同型号元器件的特性，从而实现在电路设计中的应用。

由于半导体器件性能(例如电容值或者电阻值)会随着温度的变化而变化，所以在某些应用情况下，需要考虑温度对半导体器件性能的影响，因此往往需要对半导体器件性能进行温度系数建模。

但是，在现有的半导体器件温度系数建模方法中，例如针对电容值或者电阻值等半导体器件参数，一般都是获取特定电压下的相关温度系数，而实际上，针对不同的电压偏置，所得到的温度系数是不同的。因此，当采用基于某个特定电压的温度系数时，对于其它偏压的电路来说是不精确的。

由此，希望能够提供一种有效地考虑了不同电压对半导体器件参数的温度系数的影响的半导体器件温度系数建模方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种有效地考虑了不同电压对半导体器件参数的温度系数的影响的半导体器件温度系数建模方法、以及采用了该半导体器件温度系数建模方法的电路设计方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种半导体器件温度系数建模方法，其包括：多电压下温度系数获取步骤，用于设置多个不同的电压值，并且获取所述多个不同的电压值下的温度系数；以及数学运算步骤，用于通过数学运算根据电压值与温度系数的数据组来形成作为温度系数曲线的拟合曲线。

优选地，在上述半导体器件温度系数建模方法中，所述数学运算步骤包括：数据组绘制步骤，用于利用在多电压下温度系数获取步骤中获取的电压值与相应温度系数的多个数据组在坐标轴中绘制相应的绘制点；以及拟合曲线形成步骤，用于根据数据组绘制步骤中绘制出的绘制点来拟合出温度系数曲线。

优选地，在上述半导体器件温度系数建模方法中，所述半导体器件温度系数建模方法用于对电容器的电容值的温度系数进行建模。

优选地，在上述半导体器件温度系数建模方法中，所述半导体器件温度系数建模方法用于对PPS电容器的电容值的温度系数进行建模。

优选地，在上述半导体器件温度系数建模方法中，所述半导体器件温度系数建模方法用于对电阻器的电阻值的温度系数进行建模。

优选地，在上述半导体器件温度系数建模方法中，在所述多电压下温度系数获取步骤中至少形成3组数据组。

根据本发明的第二方面，提供了一种采用了根据本发明的第一方面所述的半导体器件温度系数建模方法的电路设计方法。

根据本发明的半导体器件温度系数建模方法以及电路设计方法有效地考虑了不同电压对半导体器件参数的温度系数的影响，由此可以获得更加精确的半导体器件参数，从而能够更有效地设计出性能良好的电路及电子产品。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了示意性地示出了PPS电容器的结构。

图2示意性地示出了根据本发明实施例的半导体器件温度系数建模方法的流程图。

图3示意性地示出了特定电压下的半导体器件温度系数。

图4示意性地示出了根据本发明实施例的半导体器件温度系数建模方法的绘制曲线图。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。

下面以PPS电容器的电容值作为半导体器件的性能参数为例来说明根据本发明实施例的半导体器件温度系数建模方法的具体示例，即，下文将以对PPS电容器的电容值的温度系数进行建模作为示例来说明本发明的原理。图1示意性地示出了PPS电容器的结构。

如图1所示，PPS电容器指的是由两层多晶硅和衬底组成的一个三层叠层的电容结构，其中PPS即栅极多晶硅(Gate Poly)3，存储器多晶硅(memoryPoly)2和衬底(Substrate)1三者的简称，它们形成了一个电容值比较大的电容器。其中，栅极多晶硅3通过第一通孔V1、金属布线M1以及第二通孔V2与衬底1连接。

如图2所示，根据本发明实施例的半导体器件温度系数建模方法包括：多电压下温度系数获取步骤S1、数据组绘制步骤S2、以及拟合曲线形成步骤S3。

在多电压下温度系数获取步骤S1中，设置多个不同的电压值，并且获取所述多个不同的电压值下的温度系数。

具体地说，例如，对于PPS电容器(半导体器件)的电容值(半导体器件性能参数)，设置多个不同的电压值——1V、2V、3V、4V、5V，并且分别获取1V、2V、3V、4V、5V下的温度系数。

具体地说，如图3所示，其中示意性地示出了特定电压5V下的半导体器件温度系数；具体地说，其中的曲线表示的就是电容值f在5V电压下随着温度a变化的趋势曲线f=2.7242e-4a+1.1706e1，进而得到温度系数：Tcc1=2.7242e-4/1.1706e1=2.327e-5。

通过上述方法，通过设置不同的电压，可得到下表所示的数据组。

电压(V)	温度系数
		5	2.327E-05
4	1.443E-05
		3	1.960E-06
2	-1.674E-05
		1	-5.737E-05

在利用多电压下温度系数获取步骤S1得到多个不同的电压值下的温度系数所形成的电压值与温度系数的数据组之后，可执行数学运算步骤，其中可以通过数学运算，根据电压值与温度系数的数据组形成作为温度系数对电压的拟合曲线。

具体地说，可通过数据组绘制步骤S2和拟合曲线形成步骤S3实现数学运算步骤。下文将详细描述。

在数据组绘制步骤S2中，利用在多电压下温度系数获取步骤S1中获取的电压值与相应温度系数的多个数据组在坐标轴中绘制相应的绘制点。即，将电压值作为一个点的一个坐标值，而将相应温度系数作为该点的另一个坐标值，从而绘制出数据组所对应的坐标上的点。如图4所示，第一电压值“1V”与第一温度系数“-5.737E-05”形成了第一绘制点P1，第二电压值“2V”与第二温度系数“-1.674E-05”形成了第二绘制点P2，第三电压值“3V”与第三温度系数“1.960E-06”形成了第三绘制点P3，第四电压值“4V”与第四温度系数“1.443E-05”形成了第四绘制点P4，并且第五电压值“5V”与第五温度系数“2.327E-05”形成了第五绘制点P5。

在拟合曲线形成步骤S3中，根据数据组绘制步骤S2中绘制出的绘制点来拟合出温度系数曲线。

图4示意性地示出了根据本发明实施例的半导体器件温度系数建模方法的绘制曲线图。如图4所示，根据第一绘制点P1、第二绘制点P2、第三绘制点P3、第四绘制点P4、第五绘制点P5可得到拟合曲线：

y=5.01E-05In(x)-5.49E-05

其中，x表示电压，而y表示相应电压x下的温度系数。

该拟合曲线即可作为温度系数对电压的曲线，由此完成对温度系数的精确建模。由此，通过该温度系数曲线，可以方便地获知不同电压下的具体温度系数是多少，由此在考虑不同电压偏置下的半导体器件性能参数时，有效地考虑了不同电压对半导体器件性能参数的温度系数的影响，由此可以获得更加精确的半导体器件性能参数，从而能够更有效地设计出性能良好的电路及电子产品。

优选地，在具体实施例中，至少形成3组数据组，从而提高拟合的温度系数曲线的精确度。

需要说明的是，虽然以对PPS电容的电容值的温度系数进行建模为例说明了本发明，但是本发明还可以应用于其它类型的电容器，并且本发明还可以应用于例如对电阻器的电阻值的温度系数进行建模。

根据本发明的另一优选实施例，本发明还提供了一种采用了上述半导体器件温度系数建模方法的电路设计方法。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种半导体器件温度系数建模方法，其特征在于包括：

多电压下温度系数获取步骤，用于设置多个不同的电压值，并且获取所述多个不同的电压值下的温度系数；以及

数学运算步骤，用于通过数学运算根据电压值与温度系数的数据组来形成作为温度系数曲线的拟合曲线。

2.根据权利要求1所述的半导体器件温度系数建模方法，其特征在于，所述数学运算步骤包括：

数据组绘制步骤，用于利用在多电压下温度系数获取步骤中获取的电压值与相应温度系数的多个数据组在坐标轴中绘制相应的绘制点；以及

拟合曲线形成步骤，用于根据数据组绘制步骤中绘制出的绘制点来拟合出温度系数曲线。

3.根据权利要求1或2所述的半导体器件温度系数建模方法，其特征在于，所述半导体器件温度系数建模方法用于对电容器的电容值的温度系数进行建模。

4.根据权利要求1或2所述的半导体器件温度系数建模方法，其特征在于，所述半导体器件温度系数建模方法用于对PPS电容器的电容值的温度系数进行建模。

5.根据权利要求1或2所述的半导体器件温度系数建模方法，其特征在于，所述半导体器件温度系数建模方法用于对电阻器的电阻值的温度系数进行建模。

6.根据权利要求1或2所述的半导体器件温度系数建模方法，其特征在于，在所述多电压下温度系数获取步骤中至少形成3组数据组。

7.一种采用了根据权利要求1至6之一所述的半导体器件温度系数建模方法的电路设计方法。