CN111104769B - 一种mosfet bism4模型参数提取方法 - Google Patents

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Abstract

一种MOSFET BISM4模型参数提取方法，包括以下步骤：1）设计测试单元结构和去嵌结构；2）测量所述测试单元结构和所述去嵌结构的电容‑电压特性曲线；3）将测量数据导入参数提取工具，提取沟道宽度方向电容补偿系数。本发明的MOSFET BISM4模型参数提取方法，能够精确提取沟道宽度方向电容补偿系数，提高电路电容‑电压仿真准确性。

Description

一种MOSFET BISM4模型参数提取方法
技术领域
本发明涉及半导体仿真模型技术领域，特别是涉及一种MOSFET BISM4模型参数提取方法。
背景技术
BSIM(Berkeley Short-channel IGFET Model，伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型)模型是加州大学伯克利分校胡正明团队针对短沟道MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)提出的模型。BSIM4模型适用于深亚微米工艺节点，是业界广泛使用的器件模型。
DLC是BSIM4中常见的一个参数，表示沟道长度方向的电容补偿系数。式子(1)和(2)表明交流(AC)有效沟道长度与DLC存在直接关系：
Lactive＝Ldrawn+XL-2dL (1)
Figure BDA0002326300540000011
图2是传统抽取DLC参数的testkey(测试单元)，包括有源区201，栅极202，有源区接触203。图2中L＝Lmin，DLC与Lmin量级相当，电容值随DLC变化明显，所以这种结构常常用来提取DLC参数。
如图2所示，W/L/nf/m＝200u/Lmin/200/1。
DWC是BSIM4中常见的另一个参数，表示沟道宽度方向的电容补偿系数。
Figure BDA0002326300540000012
Figure BDA0002326300540000013
DWC会直接影响dW以及有效沟道宽度，从而影响电容计算时的有效面积，最终对电容产生直接影响。而图2中W＝200u，远远大于DWC,电容值随DWC变化不明显，导致这种结构不能用于提取DWC参数。
现有技术主要是通过IV测试数据提取wint参数(直流沟道宽度方向的电流补偿系数)，将wint值直接传递给DWC。DWC取值未经过CV数据校准，会导致DWC存在较大误差。严重影响电路仿真准确性，不准确的CV仿真结果会误导设计者，甚至会导致流片失败，造成时间和成本浪费。因此需要一种有效手段来提取DWC参数，从而提高DWC参数准确性，提高电路CV仿真准确性，有助于提高电路流片成功率。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种MOSFET BISM4模型参数提取方法，能够精确提取沟道宽度方向电容补偿系数(DWC)，提高电路电容-电压仿真准确性。
为实现上述目的，本发明提供的一种MOSFET BISM4模型参数提取方法，包括以下步骤：
1)设计测试单元结构和去嵌结构；
2)测量所述测试单元结构和所述去嵌结构的电容-电压特性曲线；
3)将测量数据导入参数提取工具，提取沟道宽度方向电容补偿系数。
进一步地，所述步骤1)进一步包括，根据图形设计规则中设计所述测试单元结构和所述去嵌结构。
进一步地，根据图形设计规则中的规定值设计有源区边界到栅极距离和相邻栅极之间距离；
栅极宽度值为所述图形设计规则中的最小栅极宽度；
栅极长度值为大于或等于100微米；
栅极条数等于1；
有源区接触条数大于或等于100。
进一步地，所述步骤2)进一步包括，电压测试范围为-1.1倍到1.1倍器件工作电压。
进一步地，所述步骤3)进一步包括，根据器件工作电压处的电容值进行曲线拟合，提取所述沟道宽度方向电容补偿系数。
为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行如上文所述的MOSFET BISM4模型参数提取方法步骤。
为实现上述目的，本发明还提供一种MOSFET BISM4模型参数提取装置，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行如上文所述的MOSFET BISM4模型参数提取方法步骤。
本发明的一种MOSFET BISM4模型参数提取方法，具有以下有益效果：
1)基于相应testkey实测数据，精确提取dwc参数。
2)结果更加准确，更具有可信度，可帮助提高电路电容-电压仿真准确性，提高电路流片成功率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明的MOSFET BISM4模型参数提取方法流程图；
图2为背景技术中传统抽取DLC参数testkey；
图3为根据本发明的MOSFET BISM4模型参数提取测试单元结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为根据本发明的MOSFET BISM4模型参数提取方法流程图，下面将参考图1，对本发明的MOSFET BISM4模型参数提取方法进行详细描述。
首先，在步骤101，根据图形设计规则，设计测试单元(testkey)结构和相应的去嵌结构。
该步骤包括，首先根据提供的设计结构描述文件(其中包括尺寸信息，位置信息等)，进行测试单元(testkey)结构和相应的去嵌结构版图设计；对版图进行设计规则检查；进行流片。
优选地，测试单元中有源区边界到栅极距离和相邻栅极之间距离使用图形设计规则中规定值，栅极宽度值W使用图形设计规则中规定的最小栅极宽度，栅极长度值L大于或等于100微米，栅极条数nf等于1，有源区条数大于等于100。
在步骤102，测量测试单元结构和去嵌结构的电容-电压特性曲线，并进行电容去嵌。
本发明实施例中，使用仪器的电容测试模块，选择工作频率为100KHz，输入合适的测试电压(如-1.1倍Vdd到1.1倍Vdd)，仪器输出端可得到相应电容测试结果，Vdd表示器件工作电压。
本发明实施例中，电容去嵌的方法是：相同电压条件下，所设计结构电容与去嵌结构电容相减。
在步骤103，将测量数据(去嵌后的电容测试数据)导入参数提取工具，提取沟道宽度方向的电容补偿系数DWC。
优选地，以器件工作电压处电容值为主导，进行曲线拟合，并提取DWC参数。
本发明实施例中，进行曲线拟合的方法为：将wint值作为DWC初始值，根据测试电容数据和仿真值进行比较判断；如测试值大于仿真值，适当减小DWC，这样仿真值就会增大。反复多次修改DWC，直到测试值和仿真值吻合，此时DWC值为最终DWC参数提取值。
下面结合一具体实施例对本发明的一种MOSFET BISM4模型参数提取方法做进一步的说明。
图3为根据本发明的MOSFET BISM4模型参数提取测试单元结构示意图，如图3所示，测试单元结构，包括，有源区301，栅极302，有源区接触303，有源区边界到栅极距离304，相邻栅极之间距离305。
根据图3设计版图结构，W＝Wmin,L＝200um,nf＝1,m＝200。其中，W为最小栅极宽度，L为栅极长度，nf为栅极条数，m为有源区条数。最小栅极宽度和栅极条数使得dwc量级与W相当。栅极长度和有源区接触条数使得整个测试结构电容可以被精确量测，便于后续参数提取。
为了使电容值便于量测(最好pF量级)，L和m越大越好。但L和m越大，所占芯片面积越大。需要在电容值和芯片面积之间折中处理，L＝200um，300um，400um，m＝200,300,400等。基于上述设计结构，设计相应open去嵌结构。
测量图3中测试单元结构和去嵌结构电容-电压CV特性曲线，两者相减，得到去嵌后电容特性曲线。
使用参数提取软件，针对反型区电容(vdd处电容)，进行dwc参数提取。
本发明提出了一种MOSFET BISM4模型参数提取方法，通过设计一种新型testkey结构，实际测量电容-电压数据，基于测试数据，精确提取DWC参数。
为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述计算机指令运行时执行如上文所述的MOSFET BISM4模型参数提取方法步骤。
为实现上述目的，本发明还提供一种MOSFET BISM4模型参数提取设备，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行如上文所述的MOSFET BISM4模型参数提取方法步骤。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种MOSFET BSIM4模型参数提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）设计测试单元结构和去嵌结构；
所述步骤1）进一步包括，根据图形设计规则中设计所述测试单元结构和所述去嵌结构；
根据图形设计规则中的规定值设计有源区边界到栅极距离和相邻栅极之间距离；
栅极宽度值为所述图形设计规则中的最小栅极宽度；
栅极长度值为大于或等于100微米；
栅极条数等于1；
有源区条数大于或等于100；
2）测量所述测试单元结构和所述去嵌结构的电容-电压特性曲线；
3）将测量数据导入参数提取工具，提取沟道宽度方向电容补偿系数。
2.根据权利要求1所述的MOSFET BSIM4模型参数提取方法，其特征在于，所述步骤2）进一步包括，电压测试范围为-1.1倍到1.1倍器件工作电压。
3.根据权利要求1所述的MOSFET BSIM4模型参数提取方法，其特征在于，所述步骤3）进一步包括，根据器件工作电压处的电容值进行曲线拟合，提取所述沟道宽度方向电容补偿系数。
4.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，所述计算机指令运行时执行权利要求1至3任一项所述的MOSFET BSIM4模型参数提取方法步骤。
5.一种MOSFET BSIM4模型参数提取装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器上储存有在所述处理器上运行的计算机指令，所述处理器运行所述计算机指令时执行权利要求1至3任一项所述的MOSFET BSIM4模型参数提取方法步骤。
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