JP2000322456A - Method and device for extracting model parameter - Google Patents

Method and device for extracting model parameter

Info

Publication number
JP2000322456A
JP2000322456A JP11127930A JP12793099A JP2000322456A JP 2000322456 A JP2000322456 A JP 2000322456A JP 11127930 A JP11127930 A JP 11127930A JP 12793099 A JP12793099 A JP 12793099A JP 2000322456 A JP2000322456 A JP 2000322456A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
data
parameter
model
characteristic
extracting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11127930A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikako Miyama
美可子 見山
Shiro Kanbara
史朗 蒲原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11127930A priority Critical patent/JP2000322456A/en
Publication of JP2000322456A publication Critical patent/JP2000322456A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an extracting method for extracting the value of a parameter with high physical property in the case of extracting the model parameter of BSIM3 as one of MOS models. SOLUTION: Concerning this extracting method, intermediate data 2 such as the short channel effect, narrow channel effect, substrate effect, sub-threshold swing characteristics or surface punch through characteristics of a device from data 1 of measured Vds-Ids and Vgs-Ids. Parameter values corresponding to respective characteristics are extracted 5 from the value of the generated intermediate data and separately measured device structure data 4. Thus, the model parameter can be extracted even the value of high physical property and when one part of device conditions is changed, changed characteristics can be accurately predicted only by changing the parameter value corresponding to the changed conditions on the basis of the extracted parameter value.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、回路シミュレーシ
ョンに用いるMOSFET(以下、MOSと称する)モ
デルパラメータの抽出方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for extracting MOSFET (hereinafter referred to as MOS) model parameters used for circuit simulation.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、 MOSモデルの1つとしてカリ
フォルニア大学バークレー校(以下、UCBと称する)
の開発したBSIM3モデルがあり、国際的な標準モデ
ルとしての位置を確立しつつある。このモデルの特徴
は、短チャネル効果、狭チャネル効果、基板効果等のM
OSの物理現象をあらわしたモデル式を用いているた
め、物理性の高いモデルとなっていることである。
2. Description of the Related Art At present, as one of MOS models, the University of California, Berkeley (hereinafter referred to as UCB)
BSIM3 model has been developed and is establishing its position as an international standard model. The features of this model are the short channel effect, narrow channel effect, substrate effect, etc.
Since a model formula representing the physical phenomenon of the OS is used, the model has high physical properties.

【0003】しかし、モデル自体の物理性が高くても、
パラメータの抽出方法によってはパラメータの値自体が
物理現象に則さないものになる。従来のモデルパラメー
タ抽出方法としては、図16の概要処理フローに示すよ
うなモデルパラメータの抽出方法がある。複数のサイズ
のMOSデバイスのVds−Ids(ドレイン、ソース
間の電圧に対するドレイン電流)特性とVgs−Ids
(ゲート、ソース間の電圧に対するドレイン電流)特性
を測定し、それらの測定波形に合うようにモデルパラメ
ータの値を抽出するものである。この抽出方法は、「B
SIM3v3マニュアル」の6章の記載によれば、パラ
メータを3つずつ選択し、上記Vds−Ids特性、V
gs−Ids特性の測定波形との誤差が最小になるよう
にモデルパラメータを決める方法である。
[0003] However, even if the physical properties of the model itself are high,
Depending on the parameter extraction method, the parameter value itself does not conform to the physical phenomenon. As a conventional model parameter extraction method, there is a model parameter extraction method as shown in the outline processing flow of FIG. Vds-Ids (Drain Current vs. Drain-Source Voltage) Characteristics and Vgs-Ids of MOS Devices of Multiple Sizes
(Drain current with respect to voltage between gate and source) characteristics are measured, and values of model parameters are extracted so as to match the measured waveforms. This extraction method is "B
According to the description in Chapter 6 of “SIM3v3 manual”, three parameters are selected at a time, and the Vds-Ids characteristic, V
This is a method of determining model parameters so that an error between the gs-Ids characteristic and the measured waveform is minimized.

【0004】すなわち、図16に示すように、測定され
たVds−Ids特性およびVgs−Ids特性のデバ
イス特性測定データ1と、測定に用いたMOSのデバイ
ス構造データ4とから、測定により得られた上記電圧−
電流特性の波形に合うようにモデルパラメータの値を抽
出するパラメータ抽出処理5を行い、回路シミュレーシ
ョンに用いるBSIM3のモデルパラメータセット6を
求めるものである。
That is, as shown in FIG. 16, a device characteristic measurement data 1 of the measured Vds-Ids characteristic and Vgs-Ids characteristic and a device structure data 4 of the MOS used for the measurement are obtained by the measurement. The above voltage-
A parameter extraction process 5 for extracting a model parameter value so as to match a waveform of a current characteristic is performed, and a model parameter set 6 of the BSIM3 used for circuit simulation is obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来のモデルパラ
メータ抽出方法では、測定したデバイスの特性と、抽出
したモデルパラメータの値を用いてシミュレーションし
た特性結果とは一致するものの、それぞれのモデルパラ
メータの値がモデルパラメータの本来意味する物理現象
を示す値となっている保証がない。
In the above-described conventional model parameter extraction method, although the measured device characteristics match the characteristic results simulated using the extracted model parameter values, the values of the respective model parameters are obtained. Is not a value indicating a physical phenomenon originally meant by the model parameter.

【0006】さらに、上記シミュレーションではフィッ
ティングパラメータも使用して波形のあわせ込みをして
いる。そのため、抽出したモデルパラメータを基にチャ
ネル長、しきい値等のデバイスの条件を変えたときの特
性を、対応するモデルパラメータを変えて計算すること
によって推定しようとしても、実際のデバイスの特性と
は大きく異なってしまうという問題があった。
Further, in the above simulation, waveform matching is performed using fitting parameters. Therefore, even when trying to estimate the characteristics when the device conditions such as the channel length and the threshold value are changed based on the extracted model parameters by changing the corresponding model parameters, it is difficult to estimate the characteristics with the actual device characteristics. There was a problem that would be significantly different.

【0007】そこで、本発明の目的は、特定のデバイス
条件で抽出したモデルパラメータであるにもかかわら
ず、一部のデバイス条件を変更した場合には、その条件
に対応したモデルパラメータの値を変更するだけで、変
更後のデバイス特性を精度良く予測できるモデルパラメ
ータ抽出方法及び装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to change a model parameter value corresponding to a specific device condition when a part of the device condition is changed even though the model parameter is extracted under a specific device condition. It is an object of the present invention to provide a model parameter extracting method and apparatus that can accurately predict a device characteristic after a change by simply performing the operation.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るモデルパラメータ抽出方法は、回路シ
ミュレーションを行うときに使用するMOSデバイスの
モデルパラメータの値を抽出する方法において、複数の
サイズのMOSデバイスから測定したVds−Ids特
性とVgs−Ids特性から、デバイスの短チャネル効
果、狭チャネル効果、基板効果、サブスレッショルドス
イング特性、サーフェスパンチスルー特性等のデバイス
特性の中間データを生成し、この中間データのそれぞれ
のデバイス特性に対応するモデルパラメータの値を独立
に決めることを特徴とする方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, a model parameter extracting method according to the present invention is directed to a method for extracting a model parameter value of a MOS device used when performing a circuit simulation. From the Vds-Ids characteristics and Vgs-Ids characteristics measured from the MOS device, intermediate data of device characteristics such as a short channel effect, a narrow channel effect, a substrate effect, a sub-threshold swing characteristic, and a surface punch-through characteristic of the device are generated. The method is characterized in that the values of model parameters corresponding to the respective device characteristics of the intermediate data are determined independently.

【0009】また、本発明に係るモデルパラメータ抽出
装置は、測定したMOSのデバイス特性測定データを入
力し、格納しておく測定データ入力部と、測定したMO
Sのデバイス構造データを入力し、格納しておくデバイ
ス構造データ入力部と、測定データ入力部に格納された
デバイス特性測定データから所定のデバイス特性中間デ
ータを生成する中間データ生成部と、生成された所定の
デバイス特性中間データとデバイス構造データ入力部に
格納されているデバイス構造データとから、所定のデバ
イス特性に関して予め割り当てられているMOSデバイ
スモデルの各モデルパラメータに対するパラメータ値を
それぞれ独立に抽出するパラメータ抽出部と、測定した
MOSの回路シミュレーション用に、パラメータ抽出部
で抽出された各モデルパラメータの値の一式を出力する
パラメータセット出力部と、を少なくとも有することを
特徴とするものである。
Further, the model parameter extracting apparatus according to the present invention comprises: a measurement data input section for inputting and storing measured MOS device characteristic measurement data;
A device structure data input unit for inputting and storing the device structure data of S; an intermediate data generating unit for generating predetermined device characteristic intermediate data from the device characteristic measurement data stored in the measurement data input unit; From the predetermined device characteristic intermediate data and the device structure data stored in the device structure data input unit, parameter values for each model parameter of the MOS device model assigned in advance with respect to the predetermined device characteristics are independently extracted. It is characterized by having at least a parameter extraction unit and a parameter set output unit that outputs a set of values of each model parameter extracted by the parameter extraction unit for the circuit simulation of the measured MOS.

【0010】また、上記したモデルパラメータ抽出装置
において、デバイス特性測定データと、パラメータ抽出
部で抽出されたパラメータ値を用いてシミュレーション
したデバイス特性のシミュレーション結果とを比較表示
する第1の表示部、すなわち測定結果・シミュレーショ
ン結果表示部と、中間データと、パラメータ抽出部で抽
出されたパラメータ値を用いてシミュレーションしたデ
バイス中間特性のシミュレーション結果とを比較表示す
る第2の表示部、すなわち中間データ・シミュレーショ
ン結果表示部と、をさらに設ければ好適である。
In the above-described model parameter extraction device, a first display unit for comparing and displaying device characteristic measurement data and a simulation result of device characteristics simulated by using the parameter values extracted by the parameter extraction unit, A second display unit for comparing and displaying the measurement result / simulation result display unit, the intermediate data, and the simulation result of the device intermediate characteristic simulated using the parameter value extracted by the parameter extraction unit, that is, the intermediate data simulation result It is preferable to further provide a display unit.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るモデルパラメ
ータ抽出方法及び装置の好適な実施形態について、具体
的な実施例を用いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the method and apparatus for extracting model parameters according to the present invention will be described below using specific examples.

【0012】図1は、本発明に係るモデルパラメータの
抽出方法を示す概要処理フロー図である。本実施例のモ
デルパラメータ抽出方法は、UCBが開発したBSIM
3モデルの静特性のモデルパラメータに使用するモデル
パラメータ一式、すなわちモデルパラメータセット6を
抽出する方法である。なお、図1では、図16に示した
従来の概要処理フローと同じ部分には同じ参照符号を付
してある。
FIG. 1 is a schematic processing flow chart showing a method for extracting model parameters according to the present invention. The model parameter extraction method of this embodiment is based on the BSIM developed by UCB.
This is a method of extracting a set of model parameters used as model parameters of static characteristics of three models, that is, a model parameter set 6. In FIG. 1, the same parts as those in the conventional outline processing flow shown in FIG. 16 are denoted by the same reference numerals.

【0013】この処理フローの概要を説明すれば、以下
の通りである。まず、ハードディスク等の記憶装置に格
納されたVds−Ids特性、Vgs−Ids特性のデ
バイス特性測定データ1からデバイスの短チャネル効
果、狭チャネル効果、基板効果、サブスレッショルドス
イング特性、サーフェスパンチスルー特性等のデバイス
特性の中間データを生成する中間データ生成機能2の処
理を実行し、得られたデバイス特性の中間データ3を中
間ファイルとしてハードディスク等の記憶装置に格納す
る。次に、この中間ファイルに格納されているデバイス
特性の中間データ3と、同じくハードディスク等の記憶
装置に格納されているチャネル長、酸化膜厚、プロファ
イル等の別途測定されているMOSのデバイス構造に関
連したデバイス構造データ4とからBSIM3モデルの
各モデルパラメータを抽出してモデルパラメータセット
6を得る。なお、デバイス特性データやデバイス構造デ
ータは、予めカーブトレーサやテスタ等の公知のデバイ
ス特性測定装置や、走査型電子顕微鏡(SEM)等の公
知の分析装置で別途測定しておくものとする。
The outline of this processing flow is as follows. First, from the device characteristics measurement data 1 of Vds-Ids characteristics and Vgs-Ids characteristics stored in a storage device such as a hard disk, a short channel effect, a narrow channel effect, a substrate effect, a sub-threshold swing characteristic, a surface punch-through characteristic, and the like of a device. The processing of the intermediate data generation function 2 for generating the intermediate data of the device characteristics is executed, and the obtained intermediate data 3 of the device characteristics is stored as an intermediate file in a storage device such as a hard disk. Next, the intermediate data 3 of the device characteristics stored in this intermediate file and the separately measured MOS device structure such as the channel length, oxide film thickness, and profile stored in a storage device such as a hard disk are also shown. Each model parameter of the BSIM3 model is extracted from the related device structure data 4 to obtain a model parameter set 6. The device characteristic data and the device structure data are separately measured in advance by a known device characteristic measuring device such as a curve tracer or a tester or a known analyzing device such as a scanning electron microscope (SEM).

【0014】上記したようなデバイス特性の中間データ
生成処理2と、生成された中間データ3を中間ファイル
として記憶装置に格納し、中間データ3とデバイス構造
データ4を用いてパラメータ抽出を行う処理フローが追
加されている点が、従来例の図16に示した処理フロー
と相違する。
An intermediate data generating process 2 of the device characteristics as described above, a process flow of storing the generated intermediate data 3 as an intermediate file in a storage device, and extracting parameters using the intermediate data 3 and the device structure data 4 Is different from the processing flow shown in FIG. 16 of the conventional example.

【0015】以下、各モデルパラメータの抽出方法を、
図17及び図2〜図14を用いて、更に詳細に説明す
る。ここで、図17は分類されたモデルパラメータと、
抽出するモデルパラメータ等を示す一覧表であり、図2
〜図13はモデルパラメータを抽出するための中間デー
タ3のデバイス特性とシミュレーション結果の特性とを
それぞれ示し、各図中の四角内に示した記号は図示した
特性から抽出するモデルパラメータ名を示している。
Hereinafter, a method of extracting each model parameter will be described.
This will be described in more detail with reference to FIG. 17 and FIGS. Here, FIG. 17 shows the classified model parameters and
FIG. 2 is a list showing model parameters to be extracted.
FIG. 13 to FIG. 13 respectively show the device characteristics of the intermediate data 3 for extracting the model parameters and the characteristics of the simulation result, and the symbols in the squares in each figure show the names of the model parameters to be extracted from the illustrated characteristics. I have.

【0016】本実施例では、予め階層的にグループ分け
されたBSIM3モデルパラメータに対して、中間ファ
イルに格納されている中間データ3や、デバイス構造デ
ータ4からモデルパラメータの値を決める。以下、モデ
ルパラメータ分類方法および抽出方法を詳細に説明す
る。
In the present embodiment, the values of the model parameters are determined from the intermediate data 3 stored in the intermediate file and the device structure data 4 for the BSIM3 model parameters hierarchically grouped in advance. Hereinafter, the model parameter classification method and the extraction method will be described in detail.

【0017】まず、BSIM3のモデルパラメータを階
層的に分類する方法を述べる。最初にモデルパラメータ
を、物理現象パラメータ、プロセスパラメータ、定数パ
ラメータ、フィッティングパラメータの4つのグループ
に分類する。そして、図17の「パラメータ種類」の列
に示すように、物理現象パラメータのグループについて
は、しきい値に関するモデルパラメータと電流に関する
モデルパラメータの2つのグループに細分化する。
First, a method of classifying the model parameters of the BSIM3 hierarchically will be described. First, the model parameters are classified into four groups: physical phenomenon parameters, process parameters, constant parameters, and fitting parameters. Then, as shown in the column of “parameter type” in FIG. 17, the group of physical phenomenon parameters is subdivided into two groups: a model parameter related to a threshold value and a model parameter related to a current.

【0018】さらに、しきい値に関するモデルパラメー
タを、短チャネル効果、狭チャネル効果、基板効果、サ
ブスレッショルドスイング特性、サーフェスパンチスル
ー特性という物理現象を表す物理的意味のあるモデルパ
ラメータのグループに細分化する。
Further, the model parameters relating to the threshold value are subdivided into groups of physically meaningful model parameters representing physical phenomena such as short channel effect, narrow channel effect, substrate effect, sub-threshold swing characteristic, and surface punch-through characteristic. I do.

【0019】また、電流に関するモデルパラメータにつ
いても物理的意味のある長チャネル特性、短チャネル特
性、狭チャネル特性に関するモデルパラメータに分け
た。
The model parameters relating to the current are also divided into model parameters relating to long-channel characteristics, short-channel characteristics, and narrow-channel characteristics having physical meaning.

【0020】2つ目のグループのプロセスパラメータに
ついては、構造に関するモデルパラメータとプロセスプ
ロファイルに関するモデルパラメータの2つのグループ
に細分化し、更に構造に関するモデルパラメータについ
ては、図17の表中の「物理的意味」の列に示したよう
に、実際のチャネル長に関するモデルパラメータと酸化
膜厚に関するモデルパラメータに分けた。
The process parameters of the second group are subdivided into two groups of model parameters relating to the structure and model parameters relating to the process profile. Further, regarding the model parameters relating to the structure, the “physical meaning” in the table of FIG. ”, The model parameters are divided into model parameters relating to the actual channel length and model parameters relating to the oxide film thickness.

【0021】3つ目のグループの定数パラメータについ
ては、移動度に関するモデルパラメータと飽和速度に関
するモデルパラメータに分けた。
The third group of constant parameters is divided into a model parameter relating to mobility and a model parameter relating to saturation velocity.

【0022】そして、4つ目のグループのフィッテイン
グパラメータには、上記以外のモデルパラメータを含め
た。
The fitting parameters of the fourth group include model parameters other than those described above.

【0023】以上のように、BSIM3のモデルパラメ
ータを階層的に分類した。なお、図17の表中には、
「物理的意味」の列に示した物理現象に対応して抽出す
るモデルパラメータのパラメータ名と、そのモデルパラ
メータを抽出するのに必要なデバイス特性も示してあ
る。
As described above, the model parameters of the BSIM3 are classified hierarchically. In the table of FIG.
Also shown are the parameter names of model parameters to be extracted corresponding to the physical phenomena shown in the column of “physical meaning”, and device characteristics necessary for extracting the model parameters.

【0024】次に、モデルパラメータ抽出方法について
述べる。物理現象パラメータのグループのモデルパラメ
ータ抽出方法は、まず、複数のデバイスからVds−I
ds特性とVgs−Ids特性を測定する。この時、V
ds−Ids特性については基板電圧をかけたものとか
けないものを、Vgs−Ids特性についてはドレイン
−ソース間電圧が低いものと高いものの2通りずつの条
件で測定する。そして、測定したデータから一連のデバ
イスの物理現象を解析し、その解析結果からパラメータ
値を抽出する。
Next, a method for extracting model parameters will be described. A method of extracting model parameters of a group of physical phenomenon parameters is as follows.
The ds characteristic and the Vgs-Ids characteristic are measured. At this time, V
The ds-Ids characteristic is measured under the condition that the substrate voltage is applied, and the Vgs-Ids characteristic is measured under the condition that the drain-source voltage is low and high, respectively. Then, a series of device physical phenomena are analyzed from the measured data, and parameter values are extracted from the analysis results.

【0025】最初に、測定したデータからしきい値につ
いての現象を解析し、その解析結果からパラメータ値を
抽出する方法を以下に示す。
First, a method of analyzing a phenomenon regarding a threshold value from measured data and extracting a parameter value from the analysis result will be described below.

【0026】基板効果については、長チャネルデバイス
(例えば、チャネル長10μm以上のデバイス)の基板
電圧Vbsを変えたときの、しきい値Vthをプロット
(図2)し、同時にBSIM3モデルの基板効果を表す
項(図18に示した式(1)の1,2行目。式(1)は
BSIM3v3マニュアルの式(2.1.25)に対応
する。)を計算し、図2に示すように、実測値と計算値
の両者が一致するようにBSIM3のモデルパラメータ
VTH0,K1,K2の値を決める。
Regarding the substrate effect, the threshold value Vth when the substrate voltage Vbs of a long channel device (for example, a device having a channel length of 10 μm or more) is changed is plotted (FIG. 2), and at the same time, the substrate effect of the BSIM3 model is plotted. The expression (the first and second lines of the equation (1) shown in FIG. 18; the equation (1) corresponds to the equation (2.1.25) of the BSIM3v3 manual) is calculated, and as shown in FIG. , The values of the model parameters VTH0, K1, K2 of the BSIM3 are determined so that both the measured value and the calculated value match.

【0027】なお、図2で、点は実測値、線は計算値を
示し、以下の図面でも同様である。また、図18〜図2
1に示す本実施例で使っている式は全て、BSIM3v
3マニュアルの式を引用したものである。
In FIG. 2, points indicate measured values and lines indicate calculated values, and the same applies to the following drawings. 18 to FIG.
The equations used in this embodiment shown in FIG.
The formulas in the three manuals are quoted.

【0028】サブスレッショルドスイング特性について
は、チャネル幅が同じでチャネル長Lの異なるデバイス
のVgs−Ids特性から、ゲート−ソース間電圧Vg
sの小さいところでの波形の傾きを計算し、チャネル長
Lに対する傾き、すなわちサブスレッショルドスイング
Sをプロットする(図3)。また、基板電圧Vbsを変
えたものについても同様の処理をする。図3の場合、基
板電圧Vbs=0とVbs=−Vccとした。ここでV
ccは電源電圧である。そして、サブスレッショルドス
イング特性をあらわすモデル式(図19に示した式
(2)。式(2)はBSIM3v3マニュアルの式
(2.7.3)に対応する。)を計算し、図3に示すよ
うに、両者が合うようにBSIM3のモデルパラメータ
CDSC,CDSCD,CDSCB,DVT1,NFA
CTORの値を決める。
With respect to the sub-threshold swing characteristic, the gate-source voltage Vg is obtained from the Vgs-Ids characteristics of devices having the same channel width and different channel lengths L.
The slope of the waveform where s is small is calculated, and the slope with respect to the channel length L, that is, the sub-threshold swing S is plotted (FIG. 3). In addition, the same processing is performed for a substrate whose substrate voltage Vbs is changed. In the case of FIG. 3, the substrate voltages Vbs = 0 and Vbs = −Vcc. Where V
cc is a power supply voltage. Then, a model equation representing the sub-threshold swing characteristic (equation (2) shown in FIG. 19; equation (2) corresponds to equation (2.7.3) in the BSIM3v3 manual) is calculated and shown in FIG. Thus, the model parameters CDSC, CDSCD, CDSCB, DVT1, NFA of BSIM3
Determine the value of CTOR.

【0029】短チャネル効果については、チャネル幅W
が同じでチャネル長Lの異なる複数のデバイスのVgs
−Ids特性(ドレイン電圧の低いもの、例えば、0.
05V)からそれぞれのしきい値Vthを計算して、チ
ャネル長Lに対するしきい値Vthの値をプロットする
(図4)。また、基板電圧Vbsを変えたものについて
も同様の処理をする。図4の場合、基板電圧Vbs=0
とVbs=−Vccとした。そして、同時にBSIM3
モデルの短チャネル効果を表す項(図18に示した式
(1)の3,6行目。)を計算し、図4に示すように、
両者が一致するようにBSIM3のモデルパラメータN
LX,DVT0の値を決める。
As for the short channel effect, the channel width W
Vgs of a plurality of devices having the same but different channel lengths L
-Ids characteristics (for a low drain voltage, e.g.
05V), and the threshold value Vth is plotted against the channel length L (FIG. 4). In addition, the same processing is performed for a substrate whose substrate voltage Vbs is changed. In the case of FIG. 4, the substrate voltage Vbs = 0
And Vbs = −Vcc. And at the same time BSIM3
A term representing the short channel effect of the model (lines 3 and 6 in equation (1) shown in FIG. 18) was calculated, and as shown in FIG.
The model parameters N of the BSIM3 are set so that they match.
Determine the values of LX and DVT0.

【0030】サーフェスパンチスルー特性(DIBL:
Drain Induced Barrier Lowering特性)については、チ
ャネル幅の同じデバイスのVgs−Ids特性からドレ
イン−ソース間電圧Vdsが異なるしきい値の差DIB
Lをとり、チャネル長Lに対してプロットする(図
5)。また、基板電圧Vbsを変えたものについても同
様の処理をする。図5の場合、基板電圧Vbs=0とV
bs=−Vccとした。そして、モデル式のしきい値の
サーフェスパンチスルー特性を表す項(図18に示した
式(1)の7行目)を計算し、図5に示すように、両者
が一致するようにBSIM3のモデルパラメータDSU
B,ETA0,ETABの値を決める。
Surface punch-through characteristics (DIBL:
Drain Induced Barrier Lowering characteristic), the difference DIB between the threshold value and the drain-source voltage Vds different from the Vgs-Ids characteristic of the device having the same channel width.
L is plotted against the channel length L (FIG. 5). In addition, the same processing is performed for a substrate whose substrate voltage Vbs is changed. In the case of FIG. 5, the substrate voltage Vbs = 0 and V
bs = −Vcc. Then, a term representing the surface punch-through characteristic of the threshold value of the model equation (the seventh line of the equation (1) shown in FIG. 18) is calculated, and as shown in FIG. Model parameter DSU
Determine the values of B, ETA0, ETAB.

【0031】狭チャネル効果については、チャネル長が
同じでチャネル幅の異なるデバイスの、チャネル幅Wに
対するしきい値Vthの値をVgs−Ids特性から解
析してプロットする(図6)。また、基板電圧を変えた
ものについても同様の処理をする。そして、モデル式の
狭チャネル効果を表す項(図18に示した式(1)の4
行目)を計算し、図6に示すように、両者が一致するよ
うにBSIM3のモデルパラメータK3,K3B,W0
の値を決める。
With respect to the narrow channel effect, the value of the threshold value Vth with respect to the channel width W of devices having the same channel length and different channel widths is analyzed and plotted from the Vgs-Ids characteristic (FIG. 6). Further, the same processing is performed for a substrate whose substrate voltage is changed. Then, a term representing the narrow channel effect of the model equation (4 of equation (1) shown in FIG. 18)
6), and as shown in FIG. 6, the model parameters K3, K3B, W0
Determine the value of

【0032】次に、物理現象のグループの電流を決める
パラメータとその抽出方法を以下に記載する。バルクチ
ャージ効果については、長チャネルデバイスのVds−
Ids特性から決めることができる。この効果に関する
BSIM3のモデルパラメータには、A0,AGS,K
ETAがある。モデルパラメータA0,AGSは、長チ
ャネルデバイスのVds−Ids特性(基板電圧0V)
が、モデル式(図20に示した式(3)と式(4)。式
(3)はBSIM3v3マニュアルの式(3.6.1)
に対応し、式(4)はBSIM3v3マニュアルの付録
BのB.1.6ドレイン電流の式の頁B−5中に記載さ
れている式に対応する。)を計算した値と一致するよう
に決める(図7)。また、モデルパラメータKETA
は、Vds−Ids特性(基板電圧をかけたもの)がモ
デル式の式(3)と式(4)を計算した値と一致するよ
うに決める(図7)。
Next, parameters for determining the current of the group of physical phenomena and a method of extracting the parameters will be described below. Regarding the bulk charge effect, Vds-
It can be determined from the Ids characteristics. The model parameters of BSIM3 relating to this effect include A0, AGS, K
There is ETA. The model parameters A0 and AGS are the Vds-Ids characteristics of the long channel device (substrate voltage 0 V).
Is the model formula (Formula (3) and Formula (4) shown in FIG. 20. Formula (3) is the formula (3.6.1) of the BSIM3v3 manual.
Equation (4) corresponds to B.3 in Appendix B of the BSIM3v3 manual. This corresponds to the formula described in page B-5 of 1.6 Drain Current Formula. ) Is determined to match the calculated value (FIG. 7). Also, the model parameter KETA
Is determined so that the Vds-Ids characteristic (the value obtained by multiplying the substrate voltage) matches the value calculated by the equations (3) and (4) of the model equation (FIG. 7).

【0033】短チャネルの電流を決める項目としては、
実効チャネル長と寄生抵抗がある。このうち、実効チャ
ネル長LeffはBSIM3のモデルパラメータLIN
Tで決まり、その抽出方法についてはチャーン(Cher
n)より提案された方法を用いて求める(1980年の
アイ・イー・イー・イ− エレクトロンデバイスレター
EDL−1、No.9の第170頁から173頁(IEEE
Electron Device Letter, VOL. EDL-1. NO.9, SEPTEMBE
R, 1980, pp.170-173,「A New Method To Determine MO
SFET Channel Length」))。すなわち、チャネル幅W
が同じで、チャネル長Lの異なる複数のMOSトランジ
スタのドレイン−ソース間電圧Vdsが低い電圧、例え
ば、Vds=0.1Vでのドレイン−ソース間抵抗R
(=Vds/Ids)を測定し、チャネル長Lに対して
抵抗RをプロットすることによりΔL=2dLを求め
(図8)、これにより、Leff=L−2dLから実効
チャネル長Leffが求まる。そして、上記測定により
求めたdLとモデル式のdL(図21に示した式(1
0)。式(10)はBSIM3v3マニュアルの式
(2.8.4)に対応する。)とが一致するようにモデ
ルパラメータLINTの値を決める。
Items that determine the short-channel current include:
There is an effective channel length and parasitic resistance. The effective channel length Leff is the model parameter LIN of the BSIM3.
T, and its extraction method is described in Chern (Cher
n) using the method proposed by I.I.E.E. Electron Device Letter EDL-1, No. 9, 1980, pp. 170-173 (IEEE
Electron Device Letter, VOL. EDL-1. NO.9, SEPTEMBE
R, 1980, pp. 170-173, `` A New Method To Determine MO
SFET Channel Length ”)). That is, the channel width W
, The drain-source voltage Vds of a plurality of MOS transistors having different channel lengths L is low, for example, the drain-source resistance R at Vds = 0.1 V
(= Vds / Ids), ΔL = 2 dL is obtained by plotting the resistance R against the channel length L (FIG. 8), and thereby the effective channel length Leff is obtained from Leff = L−2 dL. Then, the dL obtained by the above measurement and the dL of the model formula (the formula (1) shown in FIG.
0). Equation (10) corresponds to equation (2.8.4) in the BSIM3v3 manual. ) Are determined so that the value of the model parameter LINT matches.

【0034】寄生抵抗RDSWの値については、短チャ
ネルデバイスのVds−Ids特性が、図9に示すよう
に、測定値とモデル式(図20の式(3)と式(4))
で計算した値とで一致するように決める。
As for the value of the parasitic resistance RDSW, the Vds-Ids characteristics of the short channel device are measured values and model expressions (Equations (3) and (4) in FIG. 20) as shown in FIG.
Decide to match with the value calculated in.

【0035】狭チャネルの電流を決める項目について
は、実効チャネル幅がある。実効チャネル幅Weff
は、BSIM3のモデルパラメータWINTによって決
まる。WINTの値については、図10に示すように、
狭チャネルデバイスのVds−Ids特性がモデル式
(図20の式(3)と式(4))を計算した値と一致す
るように決める。
The item that determines the narrow channel current has an effective channel width. Effective channel width Weff
Is determined by the BSIM3 model parameter WINT. Regarding the value of WINT, as shown in FIG.
The Vds-Ids characteristics of the narrow channel device are determined so as to match the values calculated by the model equations (Equations (3) and (4) in FIG. 20).

【0036】次に、2つめのグループであるプロセスパ
ラメータの抽出方法を述べる。まず、構造に関するパラ
メータの抽出方法を示す。ゲート電極のチャネル長Lに
ついては、特にBSIM3のモデルパラメータには含ま
れていないが、プロセスパラメータを抽出する上で重要
であるので、他の構造パラメータ抽出時に決定する。上
記チャネル長Lについては、図11に示すように、モデ
ルパラメータを抽出した測定デバイスの断面のSEM写
真から実際の寸法Lを測定してその値を用いる。
Next, a method of extracting a process parameter which is a second group will be described. First, a method of extracting parameters relating to the structure will be described. The channel length L of the gate electrode is not particularly included in the model parameters of the BSIM3, but is important in extracting process parameters, and thus is determined at the time of extracting other structural parameters. As for the channel length L, as shown in FIG. 11, an actual dimension L is measured from an SEM photograph of a cross section of the measuring device from which model parameters are extracted, and the value is used.

【0037】酸化膜厚TOXについては、光学的に測定
した膜厚ではなく、実効的な酸化膜厚を使用するため、
図12に示すように、デバイスのゲートに電圧Vgsを
かけてC−V測定をし、反転(inversion)領域(ゲー
トに高い電圧をかけた領域)における容量値Cより酸化
膜厚TOXを抽出する。
As for the oxide film thickness TOX, an effective oxide film thickness is used instead of an optically measured film thickness.
As shown in FIG. 12, CV measurement is performed by applying a voltage Vgs to the gate of the device, and an oxide film thickness TOX is extracted from a capacitance value C in an inversion region (a region where a high voltage is applied to the gate). .

【0038】プロセスプロファイルに関するモデルパラ
メータには、チャネル濃度NCH、基板濃度NSUB、
チャネルイオン打込み(チャネルインプラ)の深さXT
があり、それぞれ上記の基板効果に関するモデルパラメ
ータK1,K2を用いて図21に示した式(5)〜式
(9)により計算する。式(5)は一般的なしきい値の
式であり、例えば、S.M.ジー著(南日康夫、他の翻
訳による)「半導体デバイス−基礎理論とプロセス技術
−」(産業図書株式会社発行)の201頁に記載の式
(69)に対応する。また、式(6)と式(7)はBS
IM3v3マニュアルの式(2.1.5)と式(2.
1.6)から、式(8)は同マニュアルの式(2.1.
9)から、式(9)は同マニュアルの式(2.1.8)
からそれぞれ導出したものである。
The model parameters relating to the process profile include channel concentration NCH, substrate concentration NSUB,
Channel ion implantation (channel implantation) depth XT
These are calculated by the equations (5) to (9) shown in FIG. Equation (5) is an equation of a general threshold value. M. This corresponds to equation (69) described on page 201 of "Semiconductor Device-Basic Theory and Process Technology-" (published by Sangyo Tosho Co., Ltd.) by G. Equations (6) and (7) are BS
Equations (2.1.5) and (2.1.5) in the IM3v3 manual
From (1.6), equation (8) is equivalent to equation (2.1.
From equation (9), equation (9) becomes equation (2.1.8) in the manual.
Respectively.

【0039】次に、3つめのグループ定数に関するパラ
メータの抽出方法を示す。移動度に関するパラメータに
ついては、デバイスTEG(Test Element Group)を使っ
て、図13に示すように、電界Eeffと移動度の関係
を測定する。そして、モデル式(BSIM3v3 マニ
ュアルの式(2.2.4)と式(2.2.4))と測定
値が一致するようにBSIM3のモデルパラメータU0
(=μ0),UA,UB,UCの値を抽出する。
Next, a method of extracting a parameter relating to the third group constant will be described. As for the parameters related to the mobility, the relationship between the electric field Eeff and the mobility is measured using a device TEG (Test Element Group), as shown in FIG. The model parameter U0 of the BSIM3 is set so that the measured value matches the model equation (Equation (2.2.4) and Eq. (2.2.4) in the BSIM3v3 manual).
(= Μ 0 ), the values of UA, UB, and UC are extracted.

【0040】また、飽和速度に関しては物理定数として
扱い、その値としては一般的な値の1×105m/se
cを用いる。
The saturation velocity is treated as a physical constant, and its value is a general value of 1 × 10 5 m / sec.
Use c.

【0041】上記に述べた以外のモデルパラメータは、
図17に示した4つ目のグループのフィッティングパラ
メータとして分類し、特に抽出はせずに未使用とする
か、デフォルト値のまま使う。
Model parameters other than those described above are:
The parameters are classified as the fitting parameters of the fourth group shown in FIG. 17 and are not used without any particular extraction, or are used with the default values.

【0042】次に、上述した各モデルパラメータの抽出
順序について、図14のフローチャートを参照しながら
述べる。まず、ステップS1で、実寸チャネル長L、酸
化膜厚TOX、移動度、飽和速度に関するモデルパラメ
ータの値を決める。この中での抽出順序は任意とする。
Next, the order of extracting the model parameters will be described with reference to the flowchart of FIG. First, in step S1, model parameter values relating to the actual channel length L, the oxide film thickness TOX, the mobility, and the saturation speed are determined. The order of extraction is arbitrary.

【0043】次に、ステップS2で、実効チャネル長L
effに関するモデルパラメータを抽出する。
Next, in step S2, the effective channel length L
Extract model parameters related to eff.

【0044】しきい値Vthを決めるモデルパラメータ
の値を、ステップS3〜ステップS7の順で、すなわ
ち、基板効果、サブスレッショルドスイング特性、サー
フェスパンチスルー特性、短チャネル効果、狭チャネル
効果に関するモデルパラメータの順番で抽出する。
The values of the model parameters for determining the threshold value Vth are determined in the order of steps S3 to S7, that is, the model parameters relating to the substrate effect, sub-threshold swing characteristic, surface punch-through characteristic, short channel effect, and narrow channel effect. Extract in order.

【0045】さらに電流に関するモデルパラメータの値
を、ステップS8〜ステップS10の順で、すなわち、
バルクチャージ効果、寄生抵抗、実効チャネル幅に関す
るモデルパラメータの順番で抽出する。
Further, the values of the model parameters relating to the current are changed in the order of steps S8 to S10, that is,
The model parameters are extracted in the order of the bulk charge effect, the parasitic resistance, and the effective channel width.

【0046】また、図15に上記したモデルパラメータ
抽出方法を用いたモデルパラメータ抽出装置の構成を示
す。すなわち、装置構成としては、複数のサイズのMO
Sから測定したMOSのデバイス特性データすなわちV
ds−Ids特性およびVgs−Ids特性の測定デー
タを入力し格納しておく測定データ入力部10、測定し
たMOSのデバイス構造データを入力し格納しておくデ
バイス構造データ入力部11、パラメータを抽出するパ
ラメータ抽出部13、デバイス特性測定結果と抽出した
パラメータを用いてシミュレーションしたシミュレーシ
ョン結果とを比較表示する測定結果・シミュレーション
結果表示部14、抽出したパラメータセットをハードデ
ィスク等の記憶装置に出力するパラメータセット出力部
16から構成される従来のモデルパラメータ抽出装置
に、測定したVds−Ids特性およびVgs−Ids
特性から、デバイスの短チャネル効果、狭チャネル効
果、基板効果、サブスレッショドスイング特性、サーフ
ェスパンチスルー特性等のデバイス特性からなるデバイ
ス特性の中間データを生成するための中間データ生成部
12、及び、生成した中間データとこの中間データから
抽出したパラメータを用いてシミュレーションしたシミ
ュレーション結果を同時に比較表示する中間データ・シ
ミュレーション結果表示部15を追加することにより実
現できる。このようなモデルパラメータ抽出装置は、ワ
ークステーション、CRTや液晶等のデイスプレイ装
置、ハードディスク等の外部記憶装置を備えたコンピュ
ータシステムで構成可能である。
FIG. 15 shows a configuration of a model parameter extracting device using the above-described model parameter extracting method. That is, as the device configuration, MOs of a plurality of sizes are used.
MOS device characteristic data measured from S, ie, V
A measurement data input unit 10 for inputting and storing measurement data of ds-Ids characteristics and Vgs-Ids characteristics, a device structure data input unit 11 for inputting and storing measured device structure data of MOS, and extracting parameters. A parameter extraction unit 13, a measurement result / simulation result display unit 14 for comparing and displaying the device characteristic measurement result and a simulation result simulated using the extracted parameter, and a parameter set output for outputting the extracted parameter set to a storage device such as a hard disk. The conventional Vds-Ids characteristic and Vgs-Ids
An intermediate data generation unit 12 for generating intermediate data of device characteristics including device characteristics such as a short channel effect, a narrow channel effect, a substrate effect, a sub-threshold swing characteristic, and a surface punch-through characteristic of the device from the characteristic; and This can be realized by adding an intermediate data / simulation result display section 15 for simultaneously comparing and displaying the generated intermediate data and the simulation results simulated using the parameters extracted from the intermediate data. Such a model parameter extracting device can be configured by a computer system including a workstation, a display device such as a CRT or a liquid crystal, and an external storage device such as a hard disk.

【0047】従来は、モデルパラメータ一式のすべての
値を測定したVds−Ids特性とVgs−Ids特性
に合わせ込むように決めていた。これに対して、本発明
ではモデルパラメータを階層的にグループ分けし、ま
た、測定したVds−Ids特性とVgs−Ids特性
のデータを処理して生成した中間データ、すなわち、デ
バイスの短チャネル効果、狭チャネル効果、基板効果、
サーフェスパンチスルー特性等の中間データから各物理
現象毎に対応したモデルパラメータの値を抽出する点が
異なる。
Conventionally, it has been determined that all values of a set of model parameters are adjusted to the measured Vds-Ids characteristics and Vgs-Ids characteristics. On the other hand, in the present invention, model parameters are hierarchically grouped, and intermediate data generated by processing data of the measured Vds-Ids characteristics and Vgs-Ids characteristics, that is, the short channel effect of the device, Narrow channel effect, substrate effect,
The difference is that model parameter values corresponding to each physical phenomenon are extracted from intermediate data such as surface punch-through characteristics.

【0048】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、本
発明の精神を逸脱しない範囲内において種種の設計変更
をなし得ることは勿論である。
The preferred embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various design changes can be made without departing from the spirit of the present invention. It is.

【0049】[0049]

【発明の効果】前述した実施例から明らかなように、本
発明に係るモデルパラメータの抽出方法によれば、測定
したVds−Ids特性とVgs−Ids特性のデータ
からデバイスの短チャネル効果、狭チャネル効果、基板
効果、サブスレッショルドスイング特性、サーフェスパ
ンチスルー特性等の中間データを生成し、それぞれの特
性に対応するモデルパラメータを抽出することにより、
物理性の高いモデルパラメータ値を抽出することができ
る。また、この方法で抽出したモデルパラメータを基に
することによって、高い精度で条件の異なるデバイスの
モデルパラメータを生成することができる。
As is clear from the above-described embodiment, according to the method for extracting model parameters according to the present invention, the short channel effect and the narrow channel effect of the device are obtained from the data of the measured Vds-Ids characteristics and Vgs-Ids characteristics. By generating intermediate data such as effects, substrate effects, sub-threshold swing characteristics, and surface punch-through characteristics, and extracting model parameters corresponding to each characteristic,
A highly physical model parameter value can be extracted. Further, based on the model parameters extracted by this method, model parameters of devices having different conditions can be generated with high accuracy.

【0050】従来のモデルパラメータの抽出装置に、V
ds−Ids特性とVgs−Ids特性から短チャネル
効果や狭チャネル効果等のデバイス特性からなる中間デ
ータを生成するための中間データ生成部と、生成した中
間データとシミュレーション結果を同時に比較表示する
中間データ・シミュレーション結果表示部を新たに組み
込んだ本発明に係るモデルパラメータ抽出装置は、物理
現象に則したモデルパラメータ値を抽出できる。このた
め、特定条件で抽出したモデルパラメータ値であるにも
かかわらず、一部のデバイス条件を変更した場合でも、
その変更した条件に対応したモデルパラメータを変更す
るだけで、変更後のデバイス特性を精度良く予測できる
モデルパラメータ抽出を可能にする。
In the conventional model parameter extraction device, V
an intermediate data generator for generating intermediate data including device characteristics such as a short channel effect and a narrow channel effect from the ds-Ids characteristic and the Vgs-Ids characteristic, and intermediate data for simultaneously displaying the generated intermediate data and a simulation result; The model parameter extraction device according to the present invention, in which a simulation result display unit is newly incorporated, can extract a model parameter value according to a physical phenomenon. For this reason, even if some device conditions are changed despite the model parameter values extracted under specific conditions,
Only by changing the model parameters corresponding to the changed conditions, it becomes possible to extract model parameters that can accurately predict device characteristics after the change.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のモデルパラメータ抽出方法の処理フロ
ーの概要を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a processing flow of a model parameter extracting method of the present invention.

【図2】基板効果に関するモデルパラメータを抽出する
ための中間データのデバイス特性とシミュレーション結
果の特性を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing device characteristics of intermediate data for extracting model parameters relating to a substrate effect and characteristics of a simulation result.

【図3】サブスレッショルドスイング特性に関するモデ
ルパラメータを抽出するための中間データのデバイス特
性とシミュレーション結果の特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing device characteristics of intermediate data for extracting model parameters related to sub-threshold swing characteristics and characteristics of a simulation result;

【図4】短チャネルに関するパラメータを抽出するため
の中間データのデバイス特性とシミュレーション結果の
特性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing device characteristics of intermediate data for extracting parameters related to a short channel and characteristics of a simulation result.

【図5】サーフェスパンチスルー特性に関するモデルパ
ラメータを抽出するための中間データのデバイス特性と
シミュレーション結果の特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing device characteristics of intermediate data for extracting model parameters relating to surface punch-through characteristics and characteristics of simulation results.

【図6】狭チャネル効果に関するモデルパラメータを抽
出するための中間データのデバイス特性とシミュレーシ
ョン結果の特性を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing device characteristics of intermediate data for extracting model parameters related to a narrow channel effect and characteristics of a simulation result.

【図7】バルクチャージに関するモデルパラメータを抽
出するための中間データのデバイス特性とシミュレーシ
ョン結果の特性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing device characteristics of intermediate data for extracting model parameters related to bulk charge and characteristics of a simulation result.

【図8】実効チャネル長に関するモデルパラメータの抽
出に用いる特性図である。
FIG. 8 is a characteristic diagram used for extracting a model parameter relating to an effective channel length.

【図9】寄生抵抗に関するモデルパラメータの抽出方法
に用いる特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram used in a method of extracting model parameters related to parasitic resistance.

【図10】実効チャネル幅に関するモデルパラメータの
抽出方法に用いる特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram used in a method for extracting a model parameter relating to an effective channel width.

【図11】実寸チャネル長に関するモデルパラメータの
抽出に用いる断面構造の模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram of a cross-sectional structure used for extracting model parameters relating to an actual channel length.

【図12】酸化膜厚に関するモデルパラメータの抽出に
用いる特性図である。
FIG. 12 is a characteristic diagram used for extracting model parameters relating to an oxide film thickness.

【図13】移動度に関するモデルパラメータの抽出に用
いる特性図である。
FIG. 13 is a characteristic diagram used for extracting model parameters related to mobility.

【図14】モデルパラメータの抽出順序のフローチャー
トである。
FIG. 14 is a flowchart of an extraction order of model parameters.

【図15】本発明のモデルパラメータ抽出装置の概略構
成を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a model parameter extraction device of the present invention.

【図16】従来のモデルパラメータ抽出方法の処理フロ
ーの概要を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing an outline of a processing flow of a conventional model parameter extraction method.

【図17】本発明のモデルパラメータ抽出方法で用いる
モデルパラメータの階層的分類を示す一覧表である。
FIG. 17 is a list showing a hierarchical classification of model parameters used in the model parameter extraction method of the present invention.

【図18】モデルパラメータ抽出に用いるモデル式
(1)を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a model formula (1) used for extracting model parameters.

【図19】モデルパラメータ抽出に用いるモデル式
(2)を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a model equation (2) used for extracting model parameters.

【図20】モデルパラメータ抽出に用いるモデル式
(3)と(4)を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing model equations (3) and (4) used for extracting model parameters.

【図21】モデルパラメータ抽出に用いるモデル式
(5)〜(9)を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing model equations (5) to (9) used for extracting model parameters.

【図22】モデルパラメータ抽出に用いるモデル式(1
0)を示す図である。
FIG. 22 shows a model equation (1) used for extracting model parameters.
FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…デバイス特性測定データ、2…中間データ生成機
能、3…中間データ、4…デバイス構造データ、5…パ
ラメータ抽出処理、6…モデルパラメータセット、10
…測定データ入力部、11…デバイス構造データ入力
部、12…中間データ生成部、13…パラメータ抽出
部、14…測定結果・シミュレーション結果表示部、1
5…中間データ・シミュレーション結果表示部、16…
パラメータセット出力部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Device characteristic measurement data, 2 ... Intermediate data generation function, 3 ... Intermediate data, 4 ... Device structure data, 5 ... Parameter extraction processing, 6 ... Model parameter set, 10
... Measurement data input unit, 11 ... Device structure data input unit, 12 ... Intermediate data generation unit, 13 ... Parameter extraction unit, 14 ... Measurement result / simulation result display unit, 1
5 ... intermediate data simulation result display section, 16 ...
Parameter set output section.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2G003 AA02 AB01 AF02 AH00 AH01 AH05 5B046 AA08 BA03 JA04 5F040 DA00 EA00  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2G003 AA02 AB01 AF02 AH00 AH01 AH05 5B046 AA08 BA03 JA04 5F040 DA00 EA00

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】測定したMOSFETのデバイス特性測定
データと、前記MOSFETのデバイス構造データとか
ら回路シミュレーション用のMOSFETモデルのパラ
メータ値を抽出するモデルパラメータ抽出方法におい
て、 前記デバイス特性測定データから所定のデバイス特性に
関するデバイス特性中間データを生成し、 生成された前記デバイス特性中間データと前記デバイス
構造データとから、前記所定のデバイス特性に関して予
め割り当てられている前記MOSFETモデルの各モデ
ルパラメータに対するパラメータ値をそれぞれ独立に抽
出することを特徴とするモデルパラメータ抽出方法。
1. A model parameter extracting method for extracting parameter values of a MOSFET model for circuit simulation from measured device characteristic measurement data of a MOSFET and device structure data of the MOSFET, wherein a predetermined device is extracted from the device characteristic measurement data. Generating device characteristic intermediate data relating to characteristics; and independently generating parameter values for each model parameter of the MOSFET model assigned in advance for the predetermined device characteristic from the generated device characteristic intermediate data and the device structure data. A method for extracting model parameters, characterized in that:
【請求項2】前記デバイス特性測定データは、複数のサ
イズの前記MOSFETから測定したVds−Ids特
性およびVgs−Ids特性の静特性データであり、 前記所定のデバイス特性中間データは、しきい値電圧の
チャネル長依存性、しきい値電圧のチャネル幅依存性、
しきい値電圧の基板電圧依存性、サブスレッショルドス
イングのチャネル長依存性、サーフェスパンチスルーの
チャネル長依存性の各データである請求項1に記載のモ
デルパラメータ抽出方法。
2. The device characteristic measurement data is Vds-Ids characteristic and Vgs-Ids characteristic static characteristic data measured from a plurality of sizes of the MOSFET, and the predetermined device characteristic intermediate data is a threshold voltage. Channel length dependence, threshold voltage channel width dependence,
2. The model parameter extraction method according to claim 1, wherein the data is data on a substrate voltage dependence of a threshold voltage, a channel length dependence of a sub-threshold swing, and a channel length dependence of a surface punch-through.
【請求項3】測定したMOSFETのデバイス特性測定
データを入力し、格納しておく測定データ入力部と、 測定したMOSFETのデバイス構造データを入力し、
格納しておくデバイス構造データ入力部と、 測定データ入力部に格納されたデバイス特性測定データ
から所定のデバイス特性中間データを生成する中間デー
タ生成部と、 生成された前記所定のデバイス特性中間データとデバイ
ス構造データ入力部に格納されているデバイス構造デー
タとから、前記所定のデバイス特性に関して予め割り当
てられている前記MOSFETモデルの各パラメータに
対するパラメータ値をそれぞれ独立に抽出するパラメー
タ抽出部と、 前記測定したMOSFETの回路シミュレーション用
に、前記パラメータ抽出部で抽出された各モデルパラメ
ータの値の一式を出力するパラメータセット出力部と、
を少なくとも有することを特徴とするモデルパラメータ
抽出装置。
3. A measurement data input section for inputting and storing measured device characteristic measurement data of the MOSFET, and inputting measured device structure data of the MOSFET,
A device structure data input section for storing; an intermediate data generating section for generating predetermined device characteristic intermediate data from the device characteristic measurement data stored in the measurement data input section; and the generated predetermined device characteristic intermediate data. A parameter extraction unit that independently extracts parameter values for each parameter of the MOSFET model previously assigned with respect to the predetermined device characteristic from device structure data stored in a device structure data input unit; and A parameter set output unit that outputs a set of values of each model parameter extracted by the parameter extraction unit for circuit simulation of the MOSFET;
A model parameter extraction device characterized by having at least:
【請求項4】前記デバイス特性測定データと、前記パラ
メータ抽出部で抽出されたパラメータ値を用いてシミュ
レーションしたデバイス特性のシミュレーション結果と
を比較表示する第1の表示部と、 前記中間データと、前記パラメータ抽出部で抽出された
パラメータ値を用いてシミュレーションしたデバイス中
間特性のシミュレーション結果とを比較表示する第2の
表示部と、をさらに有する請求項3に記載のモデルパラ
メータ抽出装置。
4. A first display unit for comparing and displaying the device characteristic measurement data and a simulation result of a device characteristic simulated by using the parameter values extracted by the parameter extraction unit; The model parameter extraction device according to claim 3, further comprising: a second display unit for comparing and displaying a simulation result of device intermediate characteristics simulated using the parameter value extracted by the parameter extraction unit.
【請求項5】前記デバイス特性測定データは、複数のサ
イズの前記MOSFETから測定したVds−Ids特
性およびVgs−Ids特性の静特性データであり、 前記所定のデバイス特性中間データは、しきい値電圧の
チャネル長依存性、しきい値電圧のチャネル幅依存性、
しきい値電圧の基板電圧依存性、サブスレッショルドス
イングのチャネル長依存性、サーフェスパンチスルーの
チャネル長依存性の各データである請求項3又は請求項
4に記載のモデルパラメータ抽出装置。
5. The device characteristic measurement data is Vds-Ids characteristic and Vgs-Ids characteristic static characteristic data measured from a plurality of sizes of the MOSFETs, and the predetermined device characteristic intermediate data is a threshold voltage. Channel length dependence, threshold voltage channel width dependence,
The model parameter extracting device according to claim 3 or 4, wherein the data is data on a substrate voltage dependence of a threshold voltage, a channel length dependence of a sub-threshold swing, and a channel length dependence of a surface punch-through.
JP11127930A 1999-05-10 1999-05-10 Method and device for extracting model parameter Pending JP2000322456A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11127930A JP2000322456A (en) 1999-05-10 1999-05-10 Method and device for extracting model parameter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11127930A JP2000322456A (en) 1999-05-10 1999-05-10 Method and device for extracting model parameter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000322456A true JP2000322456A (en) 2000-11-24

Family

ID=14972162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11127930A Pending JP2000322456A (en) 1999-05-10 1999-05-10 Method and device for extracting model parameter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000322456A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001035930A (en) * 1999-07-19 2001-02-09 Mitsubishi Electric Corp Characteristic extractor, characteristic evaluator and semiconductor device
KR100716912B1 (en) 2004-06-30 2007-05-10 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for simulating lateral double diffused metal oxide semiconductor transistor
US7222060B2 (en) 2002-09-25 2007-05-22 Nec Electronics Corporation Circuit simulation apparatus incorporating diffusion length dependence of transistors and method for creating transistor model
KR100850092B1 (en) 2006-08-31 2008-08-04 동부일렉트로닉스 주식회사 Spice model extraction for cmos devices

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001035930A (en) * 1999-07-19 2001-02-09 Mitsubishi Electric Corp Characteristic extractor, characteristic evaluator and semiconductor device
US7222060B2 (en) 2002-09-25 2007-05-22 Nec Electronics Corporation Circuit simulation apparatus incorporating diffusion length dependence of transistors and method for creating transistor model
KR100716912B1 (en) 2004-06-30 2007-05-10 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for simulating lateral double diffused metal oxide semiconductor transistor
KR100850092B1 (en) 2006-08-31 2008-08-04 동부일렉트로닉스 주식회사 Spice model extraction for cmos devices

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5825673A (en) Device, method, and software products for extracting circuit-simulation parameters
Vladimirescu et al. The simulation of MOS integrated circuits using SPICE2
Power et al. Relating statistical MOSFET model parameter variabilities to IC manufacturing process fluctuations enabling realistic worst case design
US8954908B1 (en) Fast monte carlo statistical analysis using threshold voltage modeling
KR20040060796A (en) Optimizing designing apparatus of integrated circuit, optimizing designing method of integrated circuit, and storing medium in which program for carrying out optimizing designing method of integrated circuit is stored
US20100169848A1 (en) Method of Migrating Electronic Devices Operating in Current Mode to a Target Technology
US8606557B2 (en) Table lookup method for physics based models for SPICE-like simulators
US8594989B2 (en) Compensating for variations in device characteristics in integrated circuit simulation
US20220114317A1 (en) Systems, methods, and computer program products for transistor compact modeling using artificial neural networks
JP2000049339A (en) Method and equipment for measuring overlap length of misfet, recording medium with extraction program and device model recorded therein
WO2004021249A1 (en) Extracting semiconductor device model parameters
Singh et al. BSIM3v3 to EKV2. 6 Model Parameter Extraction and Optimisation using LM Algorithm on 0.18 μ Technology node
JP2000322456A (en) Method and device for extracting model parameter
JP2000068508A (en) Characteristic evaluating method and device of insulated gate transistor, manufacture there of and reading computer wherein chacteristic evaluating program is recorded.
TWI764860B (en) Systems, methods and computer program products for analyzing performance of semiconductor devices
Pratap et al. Review of various available spice simulators
US20070233447A1 (en) Circuit simulation method and circuit simulation apparatus
US5493238A (en) Parameter extraction apparatus using MISFET devices of different gate lengths
JP4748552B2 (en) MISFET overlap length extraction method, extraction apparatus, and recording medium storing extraction program
US8332199B1 (en) Graphical user interface for viewing intermediate calculations from a device model
JP2011215749A (en) Method, program and apparatus for supporting designing of semiconductor device
Grabinski et al. FOSS EKV 2.6 parameter extractor
Abebe et al. BSIM3v3. 1 model parameters extraction and optimization
WO2016012904A1 (en) Method and apparatus for validating experimental data provided for transistor modeling
Duane et al. Extraction of coupling ratios for Fowler–Nordheim programming conditions