JP2002009300A - Transistor model for circuit simulator - Google Patents

Transistor model for circuit simulator

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JP2002009300A JP2001106282A JP2001106282A JP2002009300A JP 2002009300 A JP2002009300 A JP 2002009300A JP 2001106282 A JP2001106282 A JP 2001106282A JP 2001106282 A JP2001106282 A JP 2001106282A JP 2002009300 A JP2002009300 A JP 2002009300A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately simulate a voltage and frequency dependences of a gate insulation film capacitance which appear in a long-channel transistor and simultaneously to obtain a correct simulation result in a transient analysis, in the transistor model for the circuit simulator. SOLUTION: When a model which represents one transistor as a single transistor is defined as a mono-transistor mode, and a model which represents one transistor as a structure that multiple sub transistors are connected in series and the gate insulation film capacitor is connected to each sub transistor is defined as a multi-transistor mode, the mono-transistor model or the multi- transistor model is chosen to simulate each transistor. In the mono-transistor model, the gate insulation film capacitor is connected between a gate electrode and a source electrode. The mono-transistor model is used for a short-channel transistor in which the kink effect exists, and the multi-transistor model is used for a long-channel transistor in which the kink effect does not exist.

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、回路シミュレータ
用トランジスタモデル、特に、薄膜トランジスタ回路シ
ミュレータに用いられ、実用的かつ正確な、回路シミュ
レータ用トランジスタモデルに関する。
The present invention relates to a transistor model for a circuit simulator, and more particularly to a practical and accurate transistor model for a circuit simulator used in a thin film transistor circuit simulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】トランジスタのプロセス・デバイス・回
路の研究開発において、回路シミュレータは重要なツー
ルである。その目的は、開発効率向上・最適設計実現・
研究指針提示でなどある。トランジスタ回路シミュレー
タには、実用的かつ正確なトランジスタモデルが、必要
とされる。
2. Description of the Related Art A circuit simulator is an important tool in research and development of transistor processes, devices and circuits. Its purpose is to improve development efficiency, achieve optimal design,
Presentation of research guidelines. A transistor circuit simulator requires a practical and accurate transistor model.

【0003】一方、トランジスタの一種として挙げられ
る薄膜トランジスタは、表示装置やセンサーなどに広汎
かつ多数用いられており、今後さらに利用範囲は拡大し
てゆくことが予想される。特に、多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタによれば、画素だけでなく駆動回路も構成で
きる。駆動回路の設計には、前述の回路シミュレータが
必須となってくる。
[0003] On the other hand, thin film transistors, which are one type of transistors, are widely and widely used in display devices, sensors, and the like, and their use is expected to expand in the future. In particular, according to the polycrystalline silicon thin film transistor, not only a pixel but also a driving circuit can be configured. The above-described circuit simulator is indispensable for the design of the drive circuit.

【0004】薄膜トランジスタのための回路シミュレー
タ用トランジスタモデルとして、現在最も優れていると
考えられるのは、マルチトランジスタモデルと実効コン
ダクタンスモデルを併用したモデルである(マルチトラ
ンジスタ実効コンダクタンスモデル)。マルチトランジ
スタモデルについては、M. J. Quinn, IDRC '94, 402(1
994)、M. J. Quinn, AMLCD '94, 160 (1994)、M. J. Qu
inn, EuroDisplay '96 WORKSHOP, 49 (1996)などを参照
されたい。薄膜トランジスタの特徴は、オン状態におい
てもなお比較的高いチャネル抵抗と、チャネル長が長い
ことに起因する大きなゲート絶縁膜容量である。このた
め、トランジスタを、伝送線路として扱わなければなら
なくなってくる。回路シミュレータにおいて、この伝送
線路の効果をモデル化したものが、マルチトランジスタ
モデルである。図1に、マルチトランジスタモデルを示
す。マルチトランジスタモデルでは、ひとつのトランジ
スタを、複数のサブトランジスタ18が直列に接続され、
各々のサブトランジスタ18にゲート絶縁膜容量19が接続
された構造で表す。ここでは、サブトランジスタ18の個
数を5個にしているが、2個以上であれば何個でも、以下
の議論に変わりはない。マルチトランジスタモデルによ
り、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜容量の電圧依存性
・周波数依存性を、正確に再現することができる。特
に、長チャネルの薄膜トランジスタでは、チャネル抵抗
が比較的高く、ゲート絶縁膜容量が比較的大きいので、
電圧依存性・周波数依存性が大きくなり、マルチトラン
ジスタモデルを用いる意義が大きい。
[0004] As a transistor model for a circuit simulator for a thin film transistor, a model which is considered to be currently the most excellent is a model using both a multi-transistor model and an effective conductance model (multi-transistor effective conductance model). For multi-transistor models, see MJ Quinn, IDRC '94, 402 (1
994), MJ Quinn, AMLCD '94, 160 (1994), MJ Qu
See inn, EuroDisplay '96 WORKSHOP, 49 (1996). The characteristics of the thin film transistor are a relatively high channel resistance even in the ON state and a large gate insulating film capacitance due to a long channel length. For this reason, the transistor must be treated as a transmission line. In a circuit simulator, the effect of the transmission line is modeled as a multi-transistor model. FIG. 1 shows a multi-transistor model. In the multi-transistor model, one transistor is connected to a plurality of sub-transistors 18 in series,
This is represented by a structure in which a gate insulating film capacitor 19 is connected to each sub-transistor 18. Here, the number of the sub-transistors 18 is set to five, but the following discussion does not change even if the number is two or more. With the multi-transistor model, the voltage dependency and the frequency dependency of the gate insulating film capacitance of the thin film transistor can be accurately reproduced. In particular, a long-channel thin-film transistor has a relatively high channel resistance and a relatively large gate insulating film capacity.
Voltage dependency and frequency dependency increase, and the use of a multi-transistor model is significant.

【0005】実効コンダクタンスモデルについては、M.
J. Izzard, Jpn. J. Appl. Phys.30, L170 (1991)、M.
J. Quinn, IDRC '94, 402 (1994)、M. J. Quinn, AMLC
D '94, 160 (1994)、M. J. Quinn, EuroDisplay '96 WO
RKSHOP, 49 (1996), M. Kimura, AMLCD 98, 181-184 (1
998)などを参照されたい。薄膜トランジスタについて
は、デバイス構造・製造プロセスも多種多様存在し、そ
れぞれのデバイス構造・製造プロセスにより、特性が大
きく異なる。さらに、薄膜トランジスタに用いられる非
晶質シリコン・多結晶シリコン中でのキャリア伝導に
は、現在不明点が多い。そのため、現状では、特性を表
す統一的な基礎方程式・物理方程式が存在しない。そこ
で、実用的なモデルのひとつとして挙げられるのが、実
効コンダクタンスモデルである。実効コンダクタンスモ
デルは、実際のトランジスタ特性をそのまま用いるの
で、如何なる特性も正しく表現することができる。実用
的なモデルであるといえる。
[0005] For the effective conductance model, see M.
J. Izzard, Jpn. J. Appl. Phys. 30, L170 (1991), M.
J. Quinn, IDRC '94, 402 (1994), MJ Quinn, AMLC
D '94, 160 (1994), MJ Quinn, EuroDisplay '96 WO
RKSHOP, 49 (1996), M. Kimura, AMLCD 98, 181-184 (1
998). There are a wide variety of device structures and manufacturing processes for thin film transistors, and the characteristics greatly differ depending on each device structure and manufacturing process. Further, there are many unknown points about carrier conduction in amorphous silicon / polycrystalline silicon used for thin film transistors. For this reason, at present, there is no unified basic equation or physical equation representing characteristics. Therefore, one of the practical models is the effective conductance model. Since the effective conductance model uses actual transistor characteristics as they are, any characteristics can be correctly expressed. It can be said that it is a practical model.

【0006】図2に、長チャネルトランジスタに対す
る、マルチトランジスタ実効コンダクタンスモデルの動
作を示す。グラフは各Vgsに対応し、横軸はVds、縦軸は
Idsを表す。まず、トランジスタ特性が準備される。サ
ブトランジスタでは、チャネル幅(W)は元のトランジス
タと同じであるが、チャネル長(L)は元のトランジスタ
の1/5となる。故に、このグラフに示すサブトランジス
タの特性は、元のトランジスタの特性の5倍となってい
る。k番目のサブトランジスタの特性は、次式で表され
る関数である。 Ik=Ids(Vgs, Vk)-Ids(Vgs, Vk-1) ここで、Vgsは元のトランジスタのゲート・ソース間電
圧、Vkはk番目の内部ノードの電位であり、V0は元のト
ランジスタのソース電位に等しく、V5は元のトランジス
タのドレイン電位に等しい。これを、図2を用いて説明
すると、次のようになる。まず、Vgsに該当するIds-Vds
グラフを選び出す。そして、内部ノード電圧Vkに対応す
る電流値Ids(Vgs, Vk)と、内部ノード電圧Vk-1に対応す
る電流値Ids(Vgs, Vk-1)を読み取る。これらの差が、Ik
となる。定常状態においては、I1=I2=I3=I4=I5となる。
この条件を与えるV1, V2, V3, V4, V5が、定常状態にお
ける内部ノード電位となる。
FIG. 2 shows the operation of a multi-transistor effective conductance model for a long channel transistor. The graph corresponds to each Vgs, the horizontal axis is Vds, and the vertical axis is
Represents Ids. First, transistor characteristics are prepared. In the sub-transistor, the channel width (W) is the same as that of the original transistor, but the channel length (L) is 1/5 that of the original transistor. Therefore, the characteristics of the sub-transistor shown in this graph are five times those of the original transistor. The characteristic of the k-th sub-transistor is a function represented by the following equation. Ik = Ids (Vgs, Vk) -Ids (Vgs, Vk-1) where Vgs is the gate-source voltage of the original transistor, Vk is the potential of the k-th internal node, and V0 is the potential of the original transistor. Equal to the source potential and V5 equal to the drain potential of the original transistor. This will be described below with reference to FIG. First, Ids-Vds corresponding to Vgs
Pick out a graph. Then, a current value Ids (Vgs, Vk) corresponding to the internal node voltage Vk and a current value Ids (Vgs, Vk-1) corresponding to the internal node voltage Vk-1 are read. These differences, Ik
It becomes. In the steady state, I1 = I2 = I3 = I4 = I5.
V1, V2, V3, V4, V5 giving this condition are internal node potentials in a steady state.

【0007】図3に、長チャネルトランジスタに対す
る、内部ノード電位を示す。図2と図3とは、鏡映関係
にある。この内部ノード電位の分布は、デバイスシミュ
レーション(Silvaco International社Atlasなど)や解
析的考察(サブミクロンデバイス2, 田中 昭二, 丸善
株式会社 など)により得られるチャネル電位と、よく
似ている。
FIG. 3 shows an internal node potential for a long channel transistor. FIG. 2 and FIG. 3 are in a mirror relationship. The distribution of the internal node potential is very similar to the channel potential obtained by device simulation (eg, Silvaco International's Atlas) and analytical considerations (eg, submicron device 2, Shoji Tanaka, Maruzen Co., Ltd.).

【0008】図4に、マルチトランジスタ実効コンダク
タンスモデルによる、ゲート絶縁膜容量の電圧依存性・
周波数依存性の一例を示す。なお、図4では、Vds=10V
で、Coxは幾何的に計算したゲート絶縁膜容量である。
この結果は、実測値とよく一致するものである。
FIG. 4 shows the voltage dependence of the gate insulating film capacitance according to the multi-transistor effective conductance model.
An example of frequency dependence is shown. In FIG. 4, Vds = 10V
Where Cox is the gate insulating film capacitance calculated geometrically.
This result agrees well with the actually measured value.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】マルチトランジスタモ
デルは、短チャネルトランジスタに対して、正しく動作
しない。ここで、短チャネルトランジスタとは、キンク
効果が存在するトランジスタを指す。また、キンク効果
とは、本来の飽和領域においてもIdsが飽和せず、Vdsの
増加にしたがって、Idsが急激に増加して行く現象を指
す。図5に、短チャネルトランジスタに対する、マルチ
トランジスタ実効コンダクタンスモデルの動作を示す。
図6に、短チャネルトランジスタに対する、内部ノード
電位を示す。この内部ノード電位の分布は、前述の正常
なトランジスタに対する内部ノード電位を求めた場合と
同様の考察により、求められている。前述のデバイスシ
ミュレーションや解析的考察によれば、短チャネルトラ
ンジスタに対しても、チャネル電位は、長チャネルトラ
ンジスタと似たような分布となるはずである。短チャネ
ルトランジスタに対する、マルチトランジスタ実効コン
ダクタンスモデルによる内部ノード電位は、デバイスシ
ミュレーションや解析的考察によるチャネル電位と、全
く異なり、正しくないものである。
The multi-transistor model does not operate properly for short channel transistors. Here, a short-channel transistor refers to a transistor having a kink effect. In addition, the kink effect refers to a phenomenon in which Ids does not saturate even in the original saturation region, and Ids increases rapidly as Vds increases. FIG. 5 shows the operation of the multi-transistor effective conductance model for a short-channel transistor.
FIG. 6 shows the internal node potential for the short channel transistor. The distribution of the internal node potential is obtained by the same consideration as the case where the internal node potential for the normal transistor is obtained. According to the above-described device simulation and analytical considerations, the channel potential should have a distribution similar to that of the long-channel transistor even for the short-channel transistor. The internal node potential of the short channel transistor based on the multi-transistor effective conductance model is completely different from the channel potential based on device simulation or analytical consideration and is incorrect.

【0010】このように、内部ノード電位の分布が正し
くないことにより、トランジスタを動作させるのに必要
とされる、ゲート電極への充放電電荷が、正しくシミュ
レーションできなくなる。よって、過渡解析における評
価結果(リングオシレータ発振周波数、シフトレジスタ
最高動作周波数など)が、正しくなくなる。特に、短チ
ャネルの薄膜トランジスタほど、キンク効果が比較的大
きくなるので、マルチトランジスタモデルの正当性は失
われやすい。
As described above, the incorrect distribution of the internal node potential makes it impossible to correctly simulate the charge / discharge charge to the gate electrode required for operating the transistor. Therefore, the evaluation results in the transient analysis (such as the ring oscillator oscillation frequency and the shift register maximum operating frequency) become incorrect. In particular, the short-channel thin-film transistor has a relatively large kink effect, so that the validity of the multi-transistor model is easily lost.

【0011】図7に、リングオシレータの発振周波数
の、マルチトランジスタ実効コンダクタンスモデルによ
るシミュレーション結果と実測値の比較を示す。マルチ
トランジスタモデルでは、前述の充放電電荷が正しくシ
ミュレーションできなくなっていることにより、リング
オシレータの発振周波数が、実測値よりも高くなってし
まっている。
FIG. 7 shows a comparison between a simulation result of the oscillation frequency of the ring oscillator using a multi-transistor effective conductance model and an actually measured value. In the multi-transistor model, the oscillation frequency of the ring oscillator is higher than the actually measured value because the charge / discharge charge cannot be simulated correctly.

【0012】そこで本発明の目的は、回路シミュレータ
用トランジスタモデルにおいて、長チャネルトランジス
タに現れるようなゲート絶縁膜容量の電圧依存性・周波
数依存性を正確に再現し、同時に、短チャネルトランジ
スタで現れるような内部ノード電位の分布を正しくシミ
ュレートすることにより、過渡解析においても正しいシ
ミュレーション結果を得ることを目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to accurately reproduce the voltage dependence and frequency dependence of the gate insulating film capacitance which appear in a long channel transistor in a transistor model for a circuit simulator, and at the same time, appear in a short channel transistor. It is an object of the present invention to correctly simulate the distribution of the internal node potential to obtain a correct simulation result even in a transient analysis.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明
は、ひとつのトランジスタを、そのままひとつのトラン
ジスタで表すモデルを、モノトランジスタモデルと定義
し、ひとつのトランジスタを、複数のサブトランジスタ
が直列に接続され、各々のサブトランジスタにゲート絶
縁膜容量が接続された構造で表すモデルを、マルチトラ
ンジスタモデルと定義したとき、各々のトランジスタに
対して、モノトランジスタモデルと、マルチトランジス
タモデルとを、選択して用いることを特徴とする、回路
シミュレータ用トランジスタモデルである。
According to the first aspect of the present invention, a model in which one transistor is directly represented by one transistor is defined as a monotransistor model, and one transistor is formed by connecting a plurality of sub-transistors in series. When a model represented by a structure in which the gate insulating film capacitance is connected to each sub-transistor is defined as a multi-transistor model, a mono-transistor model and a multi-transistor model are selected for each transistor. This is a transistor model for a circuit simulator, characterized in that the transistor model is used.

【0014】本構成によれば、モノトランジスタモデル
により正しくシミュレートできるトランジスタに対して
はモノトランジスタモデルを用い、マルチトランジスタ
モデルにより正しくシミュレートできるトランジスタに
対してはマルチトランジスタモデルを用いることで、全
てのトランジスタを正しくシミュレートすることが、可
能となる。
According to this configuration, a mono-transistor model is used for a transistor that can be correctly simulated by a mono-transistor model, and a multi-transistor model is used for a transistor that can be correctly simulated by a multi-transistor model. It is possible to correctly simulate the transistor.

【0015】請求項2記載の本発明は、請求項1記載の
回路シミュレータ用トランジスタモデルにおいて、モノ
トランジスタモデルでは、ゲート絶縁膜容量がゲート電
極とソース電極との間に接続されていることを特徴とす
る、回路シミュレータ用トランジスタモデルである。
According to a second aspect of the present invention, in the transistor model for a circuit simulator according to the first aspect, in the monotransistor model, the gate insulating film capacitance is connected between the gate electrode and the source electrode. This is a transistor model for a circuit simulator.

【0016】本構成によれば、モノトランジスタモデル
において、ゲート絶縁膜容量が過小評価されることがな
くなり、安全側の設計となる。
According to this configuration, in the mono-transistor model, the capacity of the gate insulating film is not underestimated, and the design is safe.

【0017】請求項3記載の本発明は、請求項1記載の
回路シミュレータ用トランジスタモデルにおいて、キン
ク効果が存在するトランジスタに対しては、モノトラン
ジスタモデルを用い、キンク効果が存在しないトランジ
スタに対しては、マルチトランジスタモデルを用いるこ
とを特徴とする、回路シミュレータ用トランジスタモデ
ルである。
According to a third aspect of the present invention, in the transistor model for a circuit simulator according to the first aspect, a monotransistor model is used for a transistor having a kink effect, and a transistor having no kink effect is used for a transistor having a kink effect. Is a transistor model for a circuit simulator characterized by using a multi-transistor model.

【0018】本構成によれば、モノトランジスタモデル
により正しくシミュレートできるキンク効果が存在する
トランジスタに対してはモノトランジスタモデルを用
い、マルチトランジスタモデルにより正しくシミュレー
トできるキンク効果が存在しないトランジスタに対して
はマルチトランジスタモデルを用いることで、全てのト
ランジスタを正しくシミュレートすることが、可能とな
る。
According to this configuration, a mono-transistor model is used for a transistor having a kink effect which can be correctly simulated by a mono-transistor model, and a transistor having no kink effect which can be correctly simulated by a multi-transistor model. By using a multi-transistor model, it is possible to correctly simulate all transistors.

【0019】請求項4記載の本発明は、請求項1記載の
回路シミュレータ用トランジスタモデルにおいて、短チ
ャネルトランジスタに対しては、モノトランジスタモデ
ルを用い、長チャネルトランジスタに対しては、マルチ
トランジスタモデルを用いることを特徴とする、回路シ
ミュレータ用トランジスタモデルである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the transistor model for a circuit simulator according to the first aspect, a mono-transistor model is used for a short-channel transistor, and a multi-transistor model is used for a long-channel transistor. It is a transistor model for a circuit simulator characterized by using.

【0020】ここで、短チャネルトランジスタとは、使
用される動作条件において、ドレイン端の電界が高く、
衝突イオン化が発生するトランジスタと定義され、キン
ク効果が発生しやすい。一方、長チャネルトランジスタ
とは、使用される動作条件において、ドレイン端の電界
が低く、衝突イオン化が発生しないトランジスタと定義
され、キンク効果が発生しにくい。
Here, a short-channel transistor has a high electric field at the drain end under the operating conditions used,
The transistor is defined as a transistor in which impact ionization occurs, and a kink effect easily occurs. On the other hand, a long-channel transistor is defined as a transistor in which the electric field at the drain end is low and collision ionization does not occur under the operating conditions used, and the kink effect is less likely to occur.

【0021】本構成によれば、モノトランジスタモデル
により正しくシミュレートできる短チャネルトランジス
タに対してはモノトランジスタモデルを用い、マルチト
ランジスタモデルにより正しくシミュレートできる長チ
ャネルトランジスタに対してはマルチトランジスタモデ
ルを用いることで、全てのトランジスタを正しくシミュ
レートすることが、可能となる。
According to this configuration, a mono-transistor model is used for a short-channel transistor that can be correctly simulated by a mono-transistor model, and a multi-transistor model is used for a long-channel transistor that can be correctly simulated by a multi-transistor model. This makes it possible to correctly simulate all the transistors.

【0022】請求項5記載の本発明は、請求項1記載の
回路シミュレータ用トランジスタモデルにおいて、薄膜
トランジスタに適用することを特徴とする、回路シミュ
レータ用トランジスタモデルである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a transistor model for a circuit simulator according to the first aspect, wherein the transistor model is applied to a thin film transistor.

【0023】本構成によれば、モノトランジスタモデル
により正しくシミュレートできるトランジスタと、マル
チトランジスタモデルにより正しくシミュレートできる
トランジスタとが混在する場合の多い薄膜トランジスタ
に対して、全てのトランジスタを正しくシミュレートす
ることが、可能となる。
According to this configuration, all the transistors can be correctly simulated for a thin film transistor in which a transistor that can be correctly simulated by the monotransistor model and a transistor that can be correctly simulated by the multi-transistor model are often mixed. Becomes possible.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施例を
説明する。本実施例では、請求項1、請求項2、請求項
3、請求項4、請求項5記載の技術を用いている。本実
施例は、薄膜トランジスタを想定しているが、バルクト
ランジスタ、SOI(Silicon On Insulator)トランジス
タなどに対しても、本発明の思想は有効である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below. In this embodiment, the technology described in claim 1, claim 2, claim 3, claim 4, or claim 5 is used. Although the present embodiment assumes a thin film transistor, the idea of the present invention is also effective for a bulk transistor, an SOI (Silicon On Insulator) transistor, and the like.

【0025】図8に、本実施例における回路シミュレー
ションを行う回路を示す。この回路は、ドライバ内蔵の
ディスプレイに関するもので、ドライバ部分と画素部分
との回路シミュレーションを同時に行う場合を、想定し
ている。シフトレジスタ21、バッファ22、アナログスイ
ッチ23は、表示部分周辺に配置される内蔵ドライバであ
る。画素トランジスタ24は、表示部分内部の各画素に配
置される。
FIG. 8 shows a circuit for performing a circuit simulation in this embodiment. This circuit relates to a display with a built-in driver, and assumes that a circuit simulation of a driver portion and a pixel portion are performed simultaneously. The shift register 21, the buffer 22, and the analog switch 23 are built-in drivers arranged around a display portion. The pixel transistor 24 is arranged in each pixel inside the display portion.

【0026】シフトレジスタ21、バッファ22、アナログ
スイッチ23などの内蔵ドライバに存在する薄膜トランジ
スタに関しては、オン電流が大きいことが重視されるた
め、比較的短チャネル(4ミクロン程度以下)の薄膜ト
ランジスタが用いられることが多い。この場合、キンク
効果が存在するので、モノトランジスタモデルを用いる
必要がある。ゲート絶縁膜容量の電圧依存性・周波数依
存性は大きくないので、マルチトランジスタモデルを用
いる必要はない。そこで、モノトランジスタモデルを用
いる。図9に、モノトランジスタモデルを示す。ゲート
絶縁膜容量はゲート電極とソース電極との間に接続され
ている。これらの回路において、ソース電極の電位は固
定あるいは変化量は少ない一方、ドレイン電極の電位は
ゲート電極の電位に追従して変動する。故に、同じゲー
ト絶縁膜容量が接続されるとき、ゲート電極とソース電
極への充放電電荷の方が、ゲート電極とドレイン電極と
の間の充放電電荷よりも大きい。よって、本実施例のよ
うに、ゲート絶縁膜容量がゲート電極とソース電極との
間に接続されていることにより、充放電電流が過小評価
されることが無くなり、安全側の設計となる。なお、ゲ
ート絶縁膜容量がゲート電極とソース電極との間に接続
されず、ゲート電極とドレイン電極との間に接続されて
いる場合、または、ゲート電極とソース電極との間およ
びゲート電極とドレイン電極との間に1/2ずつ接続され
ている場合も、本発明の思想の一部は有効である。
With respect to the thin film transistors existing in the built-in drivers such as the shift register 21, the buffer 22, the analog switch 23, etc., it is important to have a large on-current. Therefore, a thin film transistor having a relatively short channel (about 4 microns or less) is used. Often. In this case, since a kink effect exists, it is necessary to use a monotransistor model. Since the voltage dependency and the frequency dependency of the gate insulating film capacitance are not large, it is not necessary to use a multi-transistor model. Therefore, a monotransistor model is used. FIG. 9 shows a monotransistor model. The gate insulating film capacitance is connected between the gate electrode and the source electrode. In these circuits, the potential of the source electrode is fixed or the amount of change is small, while the potential of the drain electrode fluctuates following the potential of the gate electrode. Therefore, when the same gate insulating film capacitance is connected, the charge and discharge charge to the gate electrode and the source electrode is larger than the charge and discharge charge between the gate electrode and the drain electrode. Therefore, since the gate insulating film capacitance is connected between the gate electrode and the source electrode as in the present embodiment, the charge / discharge current is not underestimated, and the design is safe. Note that the gate insulating film capacitor is not connected between the gate electrode and the source electrode but is connected between the gate electrode and the drain electrode, or between the gate electrode and the source electrode and between the gate electrode and the drain electrode. Part of the idea of the present invention is also effective when the electrodes are connected to each other by half.

【0027】画素トランジスタ24に関しては、オフ電流
が小さいことが重視されるため、比較的長チャネル(4
ミクロン程度以上)の薄膜トランジスタが用いられるこ
とが多い。この場合、ゲート絶縁膜容量の電圧依存性・
周波数依存性が大きくなるので、マルチトランジスタモ
デルを用いる必要がある。キンク効果は存在しないの
で、モノトランジスタモデルを用いる必要はない。そこ
で、マルチトランジスタモデルを用いる。マルチトラン
ジスタモデルについては、前述のとおりである(図
1)。
Regarding the pixel transistor 24, since it is important that the off-state current is small, a relatively long channel (4
In many cases, a thin film transistor having a thickness of about a micron or more is used. In this case, the voltage dependence of the gate insulating film capacitance
Since the frequency dependency increases, it is necessary to use a multi-transistor model. Since there is no kink effect, there is no need to use a monotransistor model. Therefore, a multi-transistor model is used. The multi-transistor model is as described above (FIG. 1).

【0028】図10に、リングオシレータの発振周波数
の、モノトランジスタ実効コンダクタンスモデルによる
シミュレーション結果と実測値の比較を示す。この回路
は、図8に示す回路とは異なるが、モノトランジスタモ
デルを用いる効果を説明するには十分である。モノトラ
ンジスタモデルでは、リングオシレータの発振周波数や
シフトレジスタの動作限界周波数が、実測値よりも低く
なっている。完全に正しいシミュレーションとは言えな
いものの、モノトランジスタモデルにより設計を行うこ
とで、安全側の設計を行うことが可能となる。
FIG. 10 shows a comparison between a simulation result of the oscillation frequency of the ring oscillator using a monotransistor effective conductance model and an actually measured value. Although this circuit is different from the circuit shown in FIG. 8, it is enough to explain the effect of using the monotransistor model. In the monotransistor model, the oscillation frequency of the ring oscillator and the operation limit frequency of the shift register are lower than the actually measured values. Although it cannot be said that the simulation is completely correct, it is possible to design on the safe side by designing using a monotransistor model.

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

【図1】マルチトランジスタモデルを示す図。FIG. 1 is a diagram showing a multi-transistor model.

【図2】長チャネルトランジスタに対する、マルチトラ
ンジスタ実効コンダクタンスモデルの動作を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an operation of a multi-transistor effective conductance model for a long-channel transistor.

【図3】長チャネルトランジスタに対する、内部ノード
電位を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an internal node potential for a long channel transistor.

【図4】マルチトランジスタ実効コンダクタンスモデル
による、ゲート絶縁膜容量の電圧依存性・周波数依存性
の一例を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing an example of voltage dependence and frequency dependence of gate insulating film capacitance based on a multi-transistor effective conductance model.

【図5】短チャネルトランジスタに対する、マルチトラ
ンジスタ実効コンダクタンスモデルの動作を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing an operation of a multi-transistor effective conductance model for a short-channel transistor.

【図6】短チャネルトランジスタに対する、内部ノード
電位を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing an internal node potential for a short-channel transistor.

【図7】リングオシレータの発振周波数の、マルチトラ
ンジスタ実効コンダクタンスモデルによるシミュレーシ
ョン結果と実測値の比較。
FIG. 7 is a comparison between a simulation result of a ring transistor oscillation frequency by a multi-transistor effective conductance model and an actually measured value.

【図8】回路シミュレーションを行う回路を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a circuit for performing a circuit simulation.

【図9】モノトランジスタモデルを示す図。FIG. 9 illustrates a monotransistor model.

【図10】リングオシレータの発振周波数の、モノトラ
ンジスタ実効コンダクタンスモデルによるシミュレーシ
ョン結果と実測値の比較。
FIG. 10 shows a comparison between a simulation result of an oscillation frequency of a ring oscillator using a monotransistor effective conductance model and an actually measured value.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ゲート電極 12 ゲート絶縁膜 13 ソース電極 14 ソース領域 15 ドレイン電極 16 ドレイン領域 17 チャネル領域 18 サブトランジスタ 19 ゲート絶縁膜容量 T1 第1サブトランジスタ T2 第2サブトランジスタ T3 第3サブトランジスタ T4 第4サブトランジスタ T5 第5サブトランジスタ V0 第0内部ノード電位 V1 第1内部ノード電位 V2 第2内部ノード電位 V3 第3内部ノード電位 V4 第4内部ノード電位 V5 第5内部ノード電位 I1 第1サブトランジスタ電流 I2 第2サブトランジスタ電流 I3 第3サブトランジスタ電流 I4 第4サブトランジスタ電流 I5 第5サブトランジスタ電流 21 シフトレジスタ 22 バッファ 23 アナログスイッチ 24 画素トランジスタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Gate electrode 12 Gate insulating film 13 Source electrode 14 Source region 15 Drain electrode 16 Drain region 17 Channel region 18 Subtransistor 19 Gate insulating film capacitance T1 First subtransistor T2 Second subtransistor T3 Third subtransistor T4 Fourth subtransistor T5 5th subtransistor V0 0th internal node potential V1 1st internal node potential V2 2nd internal node potential V3 3rd internal node potential V4 4th internal node potential V5 5th internal node potential I1 1st subtransistor current I2 2nd Subtransistor current I3 Third subtransistor current I4 Fourth subtransistor current I5 Fifth subtransistor current 21 Shift register 22 Buffer 23 Analog switch 24 Pixel transistor

フロントページの続き Fターム(参考) 5F003 AP00 AZ03 5F064 BB31 CC09 CC23 CC30 DD39 HH09 5F110 AA25 BB02 CC02 GG02 GG13Continued on the front page F term (reference) 5F003 AP00 AZ03 5F064 BB31 CC09 CC23 CC30 DD39 HH09 5F110 AA25 BB02 CC02 GG02 GG13

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ひとつのトランジスタを、そのままひと
つのトランジスタで表すモデルを、モノトランジスタモ
デルと定義し、 ひとつのトランジスタを、複数のサブトランジスタが直
列に接続され、各々の前記サブトランジスタにゲート絶
縁膜容量が接続された構造で表すモデルを、マルチトラ
ンジスタモデルと定義したとき、 各々のトランジスタに対して、前記モノトランジスタモ
デルと、前記マルチトランジスタモデルとを、選択して
用いることを特徴とする、回路シミュレータ用トランジ
スタモデル。
1. A model in which one transistor is directly represented by one transistor is defined as a monotransistor model. One transistor is formed by connecting a plurality of sub-transistors in series, and each of the sub-transistors has a gate insulating film. When a model represented by a structure in which capacitors are connected is defined as a multi-transistor model, the mono-transistor model and the multi-transistor model are selectively used for each transistor. Transistor model for simulator.
【請求項2】 請求項1記載の回路シミュレータ用トラ
ンジスタモデルにおいて、 前記モノトランジスタモデルでは、ゲート絶縁膜容量が
ゲート電極とソース電極との間に接続されていることを
特徴とする、回路シミュレータ用トランジスタモデル。
2. The transistor model for a circuit simulator according to claim 1, wherein in the mono-transistor model, a gate insulating film capacitance is connected between a gate electrode and a source electrode. Transistor model.
【請求項3】 請求項1記載の回路シミュレータ用トラ
ンジスタモデルにおいて、 キンク効果が存在するトランジスタに対しては、前記モ
ノトランジスタモデルを用い、キンク効果が存在しない
トランジスタに対しては、前記マルチトランジスタモデ
ルを用いることを特徴とする、回路シミュレータ用トラ
ンジスタモデル。
3. The transistor model for a circuit simulator according to claim 1, wherein the mono-transistor model is used for a transistor having a kink effect, and the multi-transistor model is used for a transistor having no kink effect. A transistor model for a circuit simulator, comprising:
【請求項4】 請求項1記載の回路シミュレータ用トラ
ンジスタモデルにおいて、 短チャネルトランジスタに対しては、前記モノトランジ
スタモデルを用い、長チャネルトランジスタに対して
は、前記マルチトランジスタモデルを用いることを特徴
とする、回路シミュレータ用トランジスタモデル。
4. The transistor model for a circuit simulator according to claim 1, wherein said mono-transistor model is used for a short channel transistor, and said multi-transistor model is used for a long channel transistor. A transistor model for a circuit simulator.
【請求項5】 請求項1記載の回路シミュレータ用トラ
ンジスタモデルにおいて、 薄膜トランジスタに適用することを特徴とする、回路シ
ミュレータ用トランジスタモデル。
5. The transistor model for a circuit simulator according to claim 1, wherein the transistor model is applied to a thin film transistor.
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