CN104573283A - 一种半导体器件参数提取装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体器件参数提取装置及方法，涉及微电子集成电路技术领域，该半导体器件参数提取方法包括：用于编写电路网表的电路描述步骤；用于布局测试计划以得到完备数据结果的器件测试步骤；用于从测试计划中提取寄生单元参数和征器件模型参数的参数提取步骤；以及用于将提取出的半导体器件参数导出的参数导出步骤。发明提高了参数提取的灵活度和模型参数的准确性，并与商用模型结合实现便捷性，具有实际的应用价值。

Description

一种半导体器件参数提取装置及方法
技术领域
本发明涉及微电子集成电路技术领域，尤其是一种半导体器件参数提取装置及方法，用于半导体器件测试和建模。
背景技术
微波集成电路计算机辅助设计(CAD)的核心就是建立有源器件(如HEMT和HBT等)和无源器件(微带传输线，共面波导传输线，电容，电感等)的等效电路模型。常见商用的MESFET/HEMT等效电路模型包括Statz模型，Curtice模型，TriQuint模型，Angelov模型及EEHEMT模型等。
不同类型的模型各自有其优点和应用前景，应该针对具体情况选择相应的模型，模型与器件的外延材料结构，器件的工艺步骤和器件的工作机制都有密不可分的关系，对于真正的电路设计来说，器件和工艺已经确定，不但要根据特定需要和实际情况找到合适的能够用于电路仿真器中的器件模型，还要考虑器件特有的效应。模型作为工艺制造到电路设计的桥梁，对于模型工作者来说，是想方设法提高模型桥梁的可靠性，而随着工艺技术的发展，电路设计指标要求的提高，模型的准确性的要求越来越高，所以半导体器件的建模技术是需要一直发展和改进来满足未来微电子领域的要求。
目前而言，商用模型为半导体器件测试和建模工作提供了更加便捷的途径，但是由于商用模型存在器件类型的针对性，测试条件或方法的前提性，器件特性表征的不完全性等劣势，实际的建模工作需要在此基础上进行改进来达到更好的半导体器件的参数提取要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，为了实现半导体器件建模的准确性，便捷性和灵活性，本发明提供了一种半导体器件参数提取装置及方法。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种半导体器件参数提取装置，包括：用于编写电路网表的电路描述装置；用于布局测试计划以得到完备数据结果的器件测试装置；用于从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数的参数提取装置；以及用于将提取出的半导体器件参数导出的参数导出装置。
上述方案中，所述电路描述装置编写的电路网表，用以定义本征器件模型参数以及本征器件与寄生单元的电路节点关系。所述电路节点关系是描述本征器件与寄生单元，寄生单元与寄生单元，本征器件与地，寄生单元与地的电气连接关系；其中，所述寄生单元是传输线、电感或电容。
上述方案中，所述测试计划是对不同结构的测试、对不同参数的测试或对不同方法的测试，其中对不同结构的测试至少包括对无源结构或器件结构的测试，对不同参数的测试至少包括对散射参数或直流参数的测试，对不同方法的测试至少包括对输入电压输出电流、输入电流输出电压、单变量扫描或多变量扫描的测试。
上述方案中，所述参数提取装置在从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数时，采用的函数是自定义参数提取函数，或者是调用ICCAP内部自带的参数提取函数。
为达到上述目的，本发明还提供了一种半导体器件参数提取方法，包括：用于编写电路网表的电路描述步骤；用于布局测试计划以得到完备数据结果的器件测试步骤；用于从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数的参数提取步骤；以及用于将提取出的半导体器件参数导出的参数导出步骤。
上述方案中，所述电路描述步骤编写的电路网表，用以定义本征器件模型参数以及本征器件与寄生单元的电路节点关系。所述电路节点关系是描述本征器件与寄生单元，寄生单元与寄生单元，本征器件与地，寄生单元与地的电气连接关系；其中，所述寄生单元是传输线、电感或电容。
上述方案中，所述测试计划是对不同结构的测试、对不同参数的测试或对不同方法的测试，其中对不同结构的测试至少包括对无源结构或器件结构的测试，对不同参数的测试至少包括对散射参数或直流参数的测试，对不同方法的测试至少包括对输入电压输出电流、输入电流输出电压、单变量扫描或多变量扫描的测试。
上述方案中，所述参数提取步骤在从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数时，采用的函数是自定义参数提取函数，或者是调用ICCAP内部自带的参数提取函数。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供的半导体器件参数提取装置及方法具有以下优点：本发明是在商用模型的基础上进行改进，易于与测试或建模软件结合，实现优势互补，提高了参数提取的效率。另外，对于半导体参数提取具有实际情况的针对性，提高了参数提取的灵活度和模型参数的准确性。
附图说明
图1是本发明提供的半导体器件参数提取装置的示意图；
图2是本发明提供的半导体器件参数提取方法的流程图；
图3是依照本发明实施例的半导体器件参数提取方法的流程图；
图4是依照本发明实施例的本征器件和寄生单元的电路节点关系示意图；
图5是依照本发明实施例的半导体器件的散射参数的测试和模型结果示意图；
图6是依照本发明实施例的半导体器件的输出直流测试和模型结果示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提供的半导体器件参数提取装置及方法，基于Aglient公司的ICCAP器件测试和模型参数提取软件，首先在电路描述模块编写电路网表来定义本征器件模型参数，以及本征器件与寄生单元的电路节点关系；然后在器件测试模块中合理布局测试计划，以得到完备的数据结果；接着在测试计划中提取和优化寄生单元参数和本征器件模型参数；最后导在模型参数模块中导出半导体模型参数结果。本发明提供的改进半导体器件参数提取方法，提高了参数提取的灵活度和模型参数的准确性，并与商用模型结合实现便捷性，具有实际的应用价值。
如图1所示，图1是本发明提供的半导体器件参数提取装置的示意图，该装置包括：
用于编写电路网表的电路描述装置1；
用于布局测试计划以得到完备数据结果的器件测试装置2；
用于从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数的参数提取装置3；以及
用于将提取出的半导体器件参数导出的参数导出装置4。
其中，电路描述装置1编写的电路网表，用以定义本征器件模型参数以及本征器件与寄生单元的电路节点关系。电路节点关系是描述本征器件与寄生单元，寄生单元与寄生单元，本征器件与地，寄生单元与地的电气连接关系；其中，寄生单元例如是传输线、电感或电容等。
测试计划是对不同结构的测试、对不同参数的测试或对不同方法的测试，其中对不同结构的测试至少包括对无源结构或器件结构的测试，对不同参数的测试至少包括对散射参数或直流参数的测试，对不同方法的测试至少包括对输入电压输出电流、输入电流输出电压、单变量扫描或多变量扫描的测试。
参数提取装置3在从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数时，采用的函数是自定义参数提取函数，或者是调用ICCAP内部自带的参数提取函数。
基于图1所示的半导体器件参数提取装置的示意图，图2是本发明提供的半导体器件参数提取方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤201：用于编写电路网表的电路描述步骤；
步骤202：用于布局测试计划以得到完备数据结果的器件测试步骤；
步骤203：用于从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数的参数提取步骤；
步骤204：用于将提取出的半导体器件参数导出的参数导出步骤。
步骤201中所述电路描述步骤编写的电路网表，用以定义本征器件模型参数以及本征器件与寄生单元的电路节点关系。电路节点关系是描述本征器件与寄生单元，寄生单元与寄生单元，本征器件与地，寄生单元与地的电气连接关系；其中，寄生单元例如是传输线、电感或电容等。
测试计划是对不同结构的测试、对不同参数的测试或对不同方法的测试，其中对不同结构的测试至少包括对无源结构或器件结构的测试，对不同参数的测试至少包括对散射参数或直流参数的测试，对不同方法的测试至少包括对输入电压输出电流、输入电流输出电压、单变量扫描或多变量扫描的测试。
步骤203中所述参数提取步骤在从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数时，采用的函数是自定义参数提取函数，或者是调用ICCAP内部自带的参数提取函数。
基于图1所示的半导体器件参数提取装置以及图2所示的半导体器件参数提取方法，图3示出了依照本发明实施例的半导体器件参数提取方法的流程图，该方法包括以下步骤：
步骤301：准备半导体器件的待测样品，待测样品为以GaAs衬底，InGaAs为沟道的高电子迁移率场效应晶体管，栅长为0.6μm，栅宽为2×25μm。
步骤302：编写电路网表，本征器件模型参数调用ICCAP中EEFET3的55个参数，而本征器件与寄生单元的电路节点关系如附图4所示，寄生单元由三个电感和电容的LC等效电路构成，本征器件的输出分别与电路节点G0，D0，S0相连，在电路网表中寄生单元的定义格式为：
电感-1：1g g1 g0 1＝0.0p
电容-c：cpg g1 s1 c＝0.0f
步骤303：规划测试计划，首先测试开路-短路结构的散射参数，其中开路-短路结构的等效电路只由寄生单元组成；然后完成多测试方案的直流，散射参数等测试；
步骤304：提取半导体参数器件参数，利用开路-短路结构的散射参数提取寄生单元的值，存入模型参数；利用器件冷态条件的散射参数，自定义函数提取寄生电阻，存入模型参数；利用器件的散射参数，自定义函数提取小信号模型参数，存入数据库并调用ICCAP内部EEfet3函数提取交流，频散等参数；利用器件的直流参数调用ICCAP内部EEfet3函数提取直流模型参数，存入模型参数。
步骤305：导出半导体器件模型参数结果，在模型参数的模块中导出.mps文件，可以在电路仿真工具ADS中使用。
图5和图6分别是本发明实施例中半导体器件的散射参数和输出直流的测试和模型结果，从拟合结果可以看出自定义的小信号模型能较为准确的得到散射参数结果。该图示利用EEHEMT电流参数拟合得到的输出特性与测试数据相比较，其中实线表示模型结果，方块表示测试数据，结果比较满意。
本发明提供的改进半导体器件参数提取方法，提高了参数提取的灵活度和模型参数的准确性，并与商用模型结合实现便捷性，具有实际的应用价值。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体器件参数提取装置，其特征在于，包括：
用于编写电路网表的电路描述装置；
用于布局测试计划以得到完备数据结果的器件测试装置；
用于从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数的参数提取装置；以及
用于将提取出的半导体器件参数导出的参数导出装置。
2.根据权利要求1所述的半导体器件参数提取装置，其特征在于，所述电路描述装置编写的电路网表，用以定义本征器件模型参数以及本征器件与寄生单元的电路节点关系。
3.根据权利要求2所述的半导体器件参数提取装置，其特征在于，所述电路节点关系是描述本征器件与寄生单元，寄生单元与寄生单元，本征器件与地，寄生单元与地的电气连接关系；其中，所述寄生单元是传输线、电感或电容。
4.根据权利要求1所述的半导体器件参数提取装置，其特征在于，所述测试计划是对不同结构的测试、对不同参数的测试或对不同方法的测试，其中对不同结构的测试至少包括对无源结构或器件结构的测试，对不同参数的测试至少包括对散射参数或直流参数的测试，对不同方法的测试至少包括对输入电压输出电流、输入电流输出电压、单变量扫描或多变量扫描的测试。
5.根据权利要求1所述的半导体器件参数提取装置，其特征在于，所述参数提取装置在从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数时，采用的函数是自定义参数提取函数，或者是调用ICCAP内部自带的参数提取函数。
6.一种半导体器件参数提取方法，其特征在于，包括：
用于编写电路网表的电路描述步骤；
用于布局测试计划以得到完备数据结果的器件测试步骤；
用于从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数的参数提取步骤；以及
用于将提取出的半导体器件参数导出的参数导出步骤。
7.根据权利要求6所述的半导体器件参数提取方法，其特征在于，所述电路描述步骤编写的电路网表，用以定义本征器件模型参数以及本征器件与寄生单元的电路节点关系。
8.根据权利要求7所述的半导体器件参数提取方法，其特征在于，所述电路节点关系是描述本征器件与寄生单元，寄生单元与寄生单元，本征器件与地，寄生单元与地的电气连接关系；其中，所述寄生单元是传输线、电感或电容。
9.根据权利要求6所述的半导体器件参数提取方法，其特征在于，所述测试计划是对不同结构的测试、对不同参数的测试或对不同方法的测试，其中对不同结构的测试至少包括对无源结构或器件结构的测试，对不同参数的测试至少包括对散射参数或直流参数的测试，对不同方法的测试至少包括对输入电压输出电流、输入电流输出电压、单变量扫描或多变量扫描的测试。
10.根据权利要求6所述的半导体器件参数提取方法，其特征在于，所述参数提取步骤在从测试计划中提取寄生单元参数和本征器件模型参数时，采用的函数是自定义参数提取函数，或者是调用ICCAP内部自带的参数提取函数。
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