JP3597280B2 - 統合シミュレーション装置及び回路シミュレーション用パラメータ抽出方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、統合シミュレーション装置及び回路パラーメータ抽出方法に関し、ＭＯＳトランジスタからなる集積回路設計で用いられるＳＰＩＣＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ ｗｉｔｈ ＩＣ Ｅｍｐｈａｓｉｓ）シミュレータのパラメータ抽出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＭＯＳトランジスタからなる集積回路設計で用いられるＳＰＩＣＥシミュレータは、ＭＯＳトランジスタからなる回路素子に一定電圧をかけたときののトランジスタ特性などの静特性（以下、ＤＣ特性という。）を解析的に解いたモデル式と回路素子の接続情報に基づいて回路素子を含んだ回路の各部分における時間の変化に伴って変化する特性などの動特性（以下、ＡＣ特性という。）をシミュレートするものである。
【０００３】
トランジスタの解析モデルはＵＣＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ｂｅｒｋｅｌｅｙ）により開発され、一般公開されている（ＩＥＥＥ Ｊ．ＳＯｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，Ｖｏｌ．ｓｃ−２２，Ｎｏ．４，Ａｕｇｕｓｔ １９８７）。この解析モデルはＢＳＩＭ（Ｂｅｒｋｌｅｙ Ｓｈｏｒｔ−Ｃｈａｎｎｅｌ ＩＧＦＥＴ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ＭＯＳＴｒａｎｓｉｓｔｅｒｓ）等の名前で普及している。このＢＳＩＭにおいては、トランジスタの３極間領域のＤＣ特性の電流式は次の数式で与えられる。
【０００４】
【数１】
【０００５】
ここで、ＶＦＢ、ΦＳ、Ｋ１、Ｋ２、η、Ｕ０、Ｕ１、μ０等はパラメータとして自由に変更可能な値をとりうる。
【０００６】
ところで、プロセステクノロジーが変わったり、デバイスサイズが大きく変わったりした場合には随時最適化されたパラメータ群を使うことでトランジスタ特性が忠実に再現され高精度の回路シミュレーションが可能となる。このため、ＳＰＩＣＥシミュレータ等においてパラメータは非常に重要なファクタである。
【０００７】
一般に、設計者が回路シミュレーションを行うために用意する各パラメータは既に、あるプロセステクノロジーで試作したサンプルを用いて、そのサンプルに作り込んだ特別なパラメータ抽出用のパターンを測定して得たものである。
【０００８】
パラメータの抽出方法について、図７に従い説明する。ＳＰＩＣＥシミュレーションで用いるパラメータは大きく分類して３種類ある。第１が測定で単独に得ることができる初期パラメータ、第２がトランジスタのＤＣ特性を忠実に再現するためのＤＣパラメータ、第３に回路としての動特性に影響を与えるＡＣパラメータである。
【０００９】
まず、初期パラメータは、ゲート酸化膜や拡散層などの抵抗などであり、これらはサンプルを実測することにより、抽出される（ステップ２１）。次に、試作されたサンプルからＤＣ特性を測定した第２の実測データと一致するようにＤＣパラメータを合わせ込む（ステップ２２）。例えば、上記（Ａ）式、（Ｂ）式において、Ｔｏｘが初期パラメータで、ＶＦＢ、ΦＳ、Ｋ１、Ｋ２、η、Ｕ０、Ｕ１、μ０等がＤＣパラメータである。最後に試作したサンプルに例えば、リングオシレータのようなＡＣ特性が測定できるシンプルな回路を作り込んでおき、その特性値を実測する。そして、ステップ２２で求めたＤＣパラメータを用いて回路シミュレーションを行いＡＣ特性がフィッティングするようにＡＣパラメータを合わせ込む（ステップ２３）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、ワークステーションの発展と共にプロセスシミュレーションから回路シミュレーションに至るシミュレーション技術も高精度化してきた。そこで、実際にウェハでサンプルを試作しなくても、シミュレーションでデバイス特性等が予測できるようになってきた。しかし、上述したように、実測の場合として説明してきたような一連の流れとしてパラメータを抽出する手法は、シミュレーションにおいては未だ確立されていない。
【００１１】
そこで、この発明においては、プロセスシミュレーションとデバイスシミュレーションの結果から回路シミュレーションに必要な精度を保証する回路シミュレーション用パラメータの抽出方法とこの抽出方法を備えた統合シミュレーション装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の統合シミュレーション装置は、デバイス構造を計算しデバイス構造データを算出するプロセス計算部と、前記プロセス計算部で算出されたデバイス構造データを用いてデバイス特性を計算しデバイス特性データを算出するデバイス特性計算部と、前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づき回路特性計算を行う第１の回路特性計算部と、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータを抽出する初期パラメータ抽出部と、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータを抽出する静特性パラメータ抽出部と、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータを抽出する動特性パラメータ抽出部と、前記初期パラメータ抽出部、前記静特性パラメータ抽出部及び前記動特性パラメータ抽出部でそれぞれ抽出した初期パラメータ、静特性パラメータ及び動特性パラメータを用いて回路特性計算を行う第２の回路特性計算部と、を備えてなる。
【００１３】
上記のように、この発明では、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算する第１の回路特性計算部と、その結果を用いてＡＣ特性を計算する第２の回路特性計算部を有しているので、シミュレーションのみで精度の高い、かつ柔軟な回路シミュレーションが出来る。
【００１４】
また、前記第１の回路特性計算部として、前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データをデータテーブルとして保持し、これを用いて回路特性計算を行うテーブルルックアップ型の回路特性計算部で構成することができる。
【００１５】
上記のように、第１の回路特性計算部をテーブルルックアップ型の回路特性計算部で実現することで、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算することが出来る。
【００１６】
また、前記第１の回路特性計算部として、前記デバイス特性計算部の計算機能を兼ね備えたミックスモード型の回路特性計算部で構成することができる。
【００１７】
上記のように、第１の回路特性計算部をミックスモード型の回路特性計算部で実現することで、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算することが出来る。
【００１８】
さらに、前記第２の回路特性計算部として、複数のパラメータを使用する解析モデル型の回路特性計算部で構成することができる。
【００１９】
上記のように、第２の回路特性計算部を解析モデル型の回路特性計算部で実現することで、大規模回路や様々な設計回路に耐える柔軟な回路シミュレーションが出来る。
【００２０】
この発明の回路シミュレーション用パラメータ抽出方法は、デバイス構造を計算しデバイス構造データを算出するプロセス計算部と、前記プロセス計算部で算出されたデバイス構造データを用いてデバイス特性を計算しデバイス特性データを算出するデバイス特性計算部と、前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づき回路特性計算を行う第１の回路特性計算部と、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータを抽出する初期パラメータ抽出部と、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータを抽出する静特性パラメータ抽出部と、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータを抽出する動特性パラメータ抽出部と、前記初期パラメータ抽出部、前記静特性パラメータ抽出部及び前記動特性パラメータ抽出部でそれぞれ抽出した初期パラメータ、静特性パラメータ及び動特性パラメータを用いて回路特性計算を行う第２の回路特性計算部と、を備えてなる統合シミュレーション装置を用いて回路シミュレーション用パラメータ抽出する方法であって、前記プロセス計算部がデバイス構造データ算出し、前記プロセス計算部で算出したデバイス構造データを用いて前記デバイス特性計算部がデバイス特性データを算出し、回路特性計算を行う前記第１の回路特性計算部が前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づいてデータテーブルを作成し、前記第１の回路特性計算部は作成した前記データテーブルを用いて第１の回路特性を計算し、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータ抽出部が初期パラメータを抽出し、前記算出されたデバイス特性データに基づき前記静特性パラメータ抽出部が静特性パラメータ抽出し、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて前記動特性パラメータ抽出部が動特性パラメータを設定し、前記初期パラメータ、静特性パラメータ、動特性パラメータを用いて前記第２の回路特性計算部が第２の回路特性を計算し、前記動特性パラメータ設定部で第１、第２の回路特性計算結果を比較し、一致するまで動特性パラメータ部における動特性パラメータの設定と前記第２の回路特性計算部の計算動作を繰り返すことを特徴とする。
【００２１】
また、この発明の回路シミュレーション用パラメータ抽出方法は、デバイス構造を計算しデバイス構造データを算出するプロセス計算部と、前記プロセス計算部で算出されたデバイス構造データを用いてデバイス特性を計算しデバイス特性データを算出するデバイス特性計算部と、前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づき回路特性計算を行う機能と前記デバイス特性計算部の計算機能を兼ね備えたミックスモード型の回路特性計算部で構成された第１の回路特性計算部と、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータを抽出する初期パラメータ抽出部と、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータを抽出する静特性パラメータ抽出部と、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータを抽出する動特性パラメータ抽出部と、前記初期パラメータ抽出部、前記静特性パラメータ抽出部及び前記動特性パラメータ抽出部でそれぞれ抽出した初期パラメータ、静特性パラメータ及び動特性パラメータを用いて回路特性計算を行う第２の回路特性計算部と、を備えてなる統合シミュレーション装置を用いて回路シミュレーション用パラメータ抽出する方法であって、前記プロセス計算部がデバイス構造データ算出し、前記第１の回路特性計算部で第１の回路特性を計算し、前記プロセス計算部で算出したデバイス構造データを用いて前記デバイス特性計算部がデバイス特性データを算出し、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータ抽出部が初期パラメータを抽出し、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータ抽出部が静特性パラメータ抽出し、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータ抽出部が動特性パラメータを設定し、前記初期パラメータ、静特性パラメータ、動特性パラメータを用いて前記第２の回路特性計算部が第２の回路特性を計算し、前記動特性パラメータ設定部で第１、第２の回路特性計算結果を比較し、一致するまで動特性パラメータ部における動特性パラメータの設定と前記第２の回路特性計算部の計算動作を繰り返すことを特徴とする。
【００２２】
この発明の回路シミュレーション用パラメータ抽出方法においては、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算する第１の回路特性計算と、その結果を用いてＡＣ特性を計算する第２の回路特性計算を有した手順で構成しているので、プロセスシミュレーションとデバイスシミュレーションの結果から回路シミュレーションに必要な精度を保証する回路シミュレーション用パラメータの抽出方法を提供することが出来る。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、この発明の第１の実施の形態に係る統合シミュレーション装置の構成図、図２は図１に示すシミュレーション装置を用いてパラメータ抽出を行うためのフロー図である。
【００２５】
この発明の統合シミュレーション装置は、プロセスシミュレータで構成されるプロセス計算部１により、例えば、ＭＯＳトランジスタなどの回路を構成するデバイスの構造を計算して算出し、算出されたデバイスの構造データが構造データファイル２に格納される。この構造データを用いて、デバイス計算部３がデバイス特性を計算し、算出したデバイス特性がデバイス特性データファイル４に格納される。このデバイス計算部３で算出されるデータがトランジスタのＤＣ特性である。
【００２６】
第１回路特性部５は、このデバイス特性データファイル４に格納されたデバイス特性データに基づいて、ＡＣ回路特性を計算し、この回路特性データを第１の回路特性データファイル６に格納する。この第１の回路特性データファイル６に格納されたデータは回路特性比較−ＡＣパラメ−タ部１３に与えられる。
【００２７】
一方、第２回路特性計算部１１において、使用する３つのパラメータのうち、初期パラメータは構造データファイル２のデータとデバイス特性データファイル４のデータとから初期パラメータ抽出部７で抽出する。そのデータは初期パラメータファイル８に格納され、次にこの初期パラメータを用いてデバイス特性データファイル４に格納されたＤＣ特性がフィッティングするようにＤＣパラメータ抽出部９においてＤＣパラメータを抽出し、ＤＣパラメータデータファイル１０に格納する。
【００２８】
さて、一般的には、初期パラメータ、ＤＣパラメータを用いてＡＣ回路特性が実測にフィッティングするようにＡＣパラメータを抽出するのであるが、この発明においては実測の代わりに第１回路特性計算部５の結果を用いる。既に求めた初期パラメータと、ＤＣパラメータと、ＡＣパラメータデータファイル１４に格納されたデータからデフォルトのＡＣパラメータが選ばれ、第２回路特性計算部１１に与えられる。そして、第２回路特性計算部１１で第２の回路特性計算を行う。その結果と第１回路特性計算部５の計算結果を回路特性比較−ＡＣパラメータ抽出部１３で比較し、回路特性が異なれば新しいＡＣパラメータデータを出力して、再度第２回路特性計算部１１で計算を行い、第１回路特性計算部５の計算結果と第２回路特性計算部の計算結果２が等しくなるまで繰り返すように、第２回路特性計算部１１は動作する。すなわち、この発明の最も特徴とするところは、第２回路特性計算部１１で初期パラメータ、ＤＣパラメータ、ＡＣパラメータの３つのパラメータを全て抽出し、後に具体的なシミュレーションを行のであるが、この３つ目のＡＣパラメータを抽出するために、合わせ込みの対象となる正確なＡＣ特性を第１回路特性計算部５により算出することである。その算出されたＡＣパラメータはＡＣパラメータデータファイル１４に格納されている。
【００２９】
さて、第１回路特性計算部５が実測の代わりに使える理由について説明するために、第１回路特性計算部５の詳細と精度について述べる。まず、第１回路特性部５はデバイス特性データファイル４の中に格納されたデバイス特性データに基づいて第１回路特性計算部５で使用するためのデータテーブルを作成する。このデータテーブルは、例えば、図３に示すように、トランジスタの電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ）並びに図４に示すように、ゲートとソース（Ｃｇｓ）、ゲートとドレイン（Ｃｇｄ）、ゲートと基板（Ｃｇｂ）間のそれぞれの容量−電圧特性（Ｃ−Ｖ）を計算により求め、そのデータに基づいてデータテーブルが作成される。この実施の形態においては、容量関係のデータもテーブルで用意していることが精度を保証する上で重要なポイントである。
【００３０】
上記のように、第１回路特性計算部５は前記データテーブルを用いる、いわゆるテーブルルックアップモデル型の回路特性計算機能を有するものである。表１にサンプルからトランジスタの電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ）、容量−電圧特性（Ｃ−Ｖ）を実測して作成したデータテーブルを用いて回路特性計算を行ったシミュレーション結果と、上記サンプルの回路特性測定結果（リングオシレータの伝搬遅延時間Ｔｐｄ）を示している。この表から、テーブルモデルを用いても非常に精度がよいことが分かる。
【００３１】
【表１】
【００３３】
このように動作することで、初期パラメータ、ＤＣパラメータ、ＡＣパラメータが抽出できる。
【００３４】
次に上述した図１に示す統合シミュレーション装置を用いて回路パラメータを抽出する方法につき図２のフロー図に従い説明する。
【００３５】
まず、プロセスシミュレータで構成されるプロセス計算部１により、ＭＯＳトランジスタなどの回路を構成するデバイスの構造を計算して算出し、算出されたデバイスの構造データを構造データファイル２に格納する（ステップＳ１）。続いて、この構造データを用いて、デバイス計算部３がデバイス特性を計算し、算出したデバイス特性をデバイス特性データファイル４に格納する（ステップＳ２）。
【００３６】
次のステップからフローは２つに分かれる。１つは第１回路特性計算部５における計算に向かうステップ、もう１つは第２回路特性計算部１１における計算に向かうフローである。
【００３７】
上述したように、この発明における最も重要な特徴は、第２回路特性計算部１１への計算に向かう過程で初期パラメータ、ＤＣパラメータ、ＡＣパラメータの３つのパラメータを全て抽出し、後に具体的なシミュレーションを行うのであるが、３つ目のＡＣパラメータを抽出するために、合わせ込みの対象となる正確なＡＣ特性を第１回路特性計算部５で計算により求めていることである。
【００３８】
まず、第１回路特性計算部５により計算によりＡＣ特性を求める手順につき説明する。上述したように、第１回路特性計算部５の計算によりＡＣ特性を求めるために、この実施の形態では、デバイス特性データファイル４に格納されているデータの中で第１回路特性計算部５で使用するためのデータテーブルを作成する（ステップＳ３）。このデータテーブルを用いて第１回路計算部５でリングオシレータ等の実測モデルに相当する回路モデルの回路特性データを計算し、その計算結果を回路特性データファイル６に格納する。
【００３９】
続いて、第２回路特性計算部１１における計算へ向かうフォローを説明する。第２回路特性計算部１１で使用する３つのパラメータのうち、初期パラメータは構造データファイル２とデバイス特性データファイル４に格納されているデータから初期パラメータ抽出部７で抽出し、初期パラメータデータファイル８に格納する（ステップＳ５）。次に、この初期パラメータを用いてデバイス特性データファイル４に格納されているデータにＤＣ特性がフィッティングするようにＤＣパラメータ抽出部９においてＤＣパラメータを抽出し、ＤＣパラメータデータファイル１０に格納する（ステップＳ６）。
【００４０】
続いて、一般的には初期パラメータ、ＤＣパラメータ用いてＡＣ回路特性が実測でフィッティングするようにＡＣパラメータを抽出しているが、上述したように、この発明においては、実測の代わりに第１回路特性計算部５で計算により算出した結果を用いる。
【００４１】
そこで、この発明では、既に求めた初期パラメータと、ＤＣパラメータと、ＡＣパラメータデータファイル１４に格納されているデータからデフォルトのＡＣパラメータを選び、ＡＣパラメータ設定し（ステップＳ７）、第２回路特性計算部１１で回路特性計算を行う（ステップＳ８）。その結果と第１回路特性計算部５の計算結果を回路特性比較−ＡＣパラメータ抽出部１３で比較し（ステップＳ９）、特性が異なれば前述のステップＳ７に戻り、新しいＡＣパラメータデータを出力して、再度第２回路特性計算部１１で計算を行い、第１回路特性計算部５の計算結果と第２回路特性計算部１２の計算結果が等しくなるまで繰り返す（ステップＳ９）。
【００４２】
以上のフローで初期パラメータ、ＤＣパラメータ、ＡＣパラメータを抽出することができる。
【００４３】
次に、この発明の第２の実施の形態につき図５及び図６に従い説明する。図５は、この発明の第２の実施の形態に係る統合シミュレーション装置の構成図、図６は図５に示すシミュレーション装置を用いてパラメータ抽出を行うためのフロー図である。
【００４４】
上述した第１の実施の形態においては、この発明の特徴である実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算する第１回路特性計算部５をテーブルルックアップ型の回路特性計算部で実現した。この第２の実施の形態においては、この第１回路特性計算部５ａをミックスモード型の回路特性計算部で構成したものである。
【００４５】
第１回路特性計算部５ａのミックスモード型回路計算は、デバイスシミュレーションに使用するデバイス構造を構造データファイル２から直接第１回路特性計算部５ａに導入し、例えば、ドリフトディフュージョンモデルのデバイスシミュレーションとＳＰＩＣＥタイプの回路シミュレーション両方の機能を有した計算部により第１回路特性データを算出し、第１回路特性データファイル６にそのデータを格納する。回路全体の回路特性は回路シミュレータによって計算されるわけであるが、回路素子（ＭＯＳトランジスタ）のＩ−Ｖ特性、Ｃ−Ｖ特性をデバイスシミュレータで計算し、回路素子の特性値として回路シミュレータに受け渡すことで、テーブルルックアップ型と同等の精度の計算結果が得られる。
【００４６】
尚、この第２の実施の形態のその他の構成及び作用等は第１の実施の形態と同様であるので、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００４７】
次に、図５に示す統合シミュレーション装置を用いて回路パラメータを抽出する方法につき図６のフロー図に従い説明する。
【００４８】
まず、プロセスシミュレータで構成されるプロセス計算部１により、ＭＯＳトランジスタなどの回路を構成するデバイスの構造を計算して算出し、算出されたデバイスの構造データを構造データファイル２に格納する（ステップＳ１１）。この第２の実施の形態においては、次のステップからフローは２つに分かれる。１つは第１回路特性計算部５における計算に向かうステップ、もう１つは第２回路特性計算部１１における計算に向かうフローである。
【００４９】
この第２の実施の形態では、第１回路特性計算部５ａとして、ミックスモード型回路計算部で構成されている。従って、デバイスシミュレーションに使用するデバイス構造を構造データファイル２から直接第１回路特性計算部５ａに導入し、ドリフトディフュージョンモデルのデバイスシミュレーションとＳＰＩＣＥタイプの回路シミュレーション両方の機能を有した計算部により第１回路特性データを算出し、第１回路特性データファイル６にそのデータを格納する（ステップＳ１２）。
【００５０】
続いて、第２回路特性計算部１１における計算へ向かうフォローを説明する。ステップ１１にて算出したこの構造データを用いて、デバイス計算部３がデバイス特性を計算し、算出したデバイス特性をデバイス特性データファイル４に格納する（ステップＳ１３）。
【００５１】
第２回路特性計算部１１で使用する３つのパラメータのうち、初期パラメータは構造データファイル２とデバイス特性データファイル４に格納されているデータから初期パラメータ抽出部７で抽出し、初期パラメータデータファイル８に格納する（ステップＳ１４）。次に、この初期パラメータを用いてデバイス特性データファイル４に格納されているデータにＤＣ特性がフィッティングするようにＤＣパラメータ抽出部９においてＤＣパラメータを抽出し、ＤＣパラメータデータファイル１０に格納する（ステップＳ１５）。
【００５２】
続いて、上述したように、この発明においては、実測の代わりに第１回路特性計算部５ａで計算により算出した結果を用いる。
【００５３】
そこで、この発明では、既に求めた初期パラメータと、ＤＣパラメータと、ＡＣパラメータデータファイル１４に格納されているデータからデフォルトのＡＣパラメータを選び、ＡＣパラメータ設定し（ステップＳ１６）、第２回路特性計算部１１で回路特性計算を行う（ステップＳ１７）。その結果と第１回路特性計算部５ａの計算結果を回路特性比較−ＡＣパラメータ抽出部１３で比較し（ステップＳ１８）、特性が異なれば前述のステップＳ１６に戻り、新しいＡＣパラメータデータを出力して、再度第２回路特性計算部１１で計算を行い、第１回路特性計算部５ａの計算結果と第２回路特性計算部１２の計算結果が等しくなるまで繰り返す（ステップＳ１８）。
【００５４】
以上のフローで初期パラメータ、ＤＣパラメータ、ＡＣパラメータを抽出することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の統合シミュレーション装置においては、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算する第１の回路特性計算部と、その結果を用いてＡＣ特性を計算する第２の回路特性計算部を有しているので、シミュレーションのみで精度の高い、かつ柔軟な回路シミュレーションが出来る。
【００５６】
さらに、第１の回路特性計算部をテーブルルックアップ型の回路特性計算部で実現することで、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算することが出来る。
【００５７】
また、第１の回路特性計算部をミックスモード型の回路特性計算部で実現することで、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算することが出来る。
【００５８】
さらに、第２の回路特性計算部を解析モデル型の回路特性計算部で実現することで、大規模回路や様々な設計回路に耐える柔軟な回路シミュレーションが出来る。
【００５９】
また、この発明の回路パラメータ抽出方法においては、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算する第１の回路特性計算と、その結果を用いてＡＣ特性を計算する第２の回路特性計算を有した手順で構成しているので、プロセスシミュレーションとデバイスシミュレーションの結果から回路シミュレーションに必要な精度を保証する回路シミュレーション用パラメータの抽出方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る統合シミュレーション装置の構成図である。
【図２】図１に示すシミュレーション装置を用いてパラメータ抽出を行うためのフロー図である。
【図３】第１回路特性計算部で使用するためのデータテーブルの作成に用いるために算出したトランジスタの電流−電圧特性図である。
【図４】第１回路特性計算部で使用するためのデータテーブルの作成に用いるために算出した容量−電圧特性図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態に係る統合シミュレーション装置の構成図である。
【図６】図５に示すシミュレーション装置を用いてパラメータ抽出を行うためのフロー図である。
【図７】従来のパラメータの抽出方法を示すフロー図である
【符号の説明】
１ プロセス計算部
３ デバイス計算部
５、５ａ 第１回路特性計算部
７ 初期パラメータ抽出部
９ ＤＣパラメータ抽出部
１１ 第２回路特性計算部
１３ 回路特性比較−ＡＣパラメータ抽出部
【発明の属する技術分野】
この発明は、統合シミュレーション装置及び回路パラーメータ抽出方法に関し、ＭＯＳトランジスタからなる集積回路設計で用いられるＳＰＩＣＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ ｗｉｔｈ ＩＣ Ｅｍｐｈａｓｉｓ）シミュレータのパラメータ抽出に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＭＯＳトランジスタからなる集積回路設計で用いられるＳＰＩＣＥシミュレータは、ＭＯＳトランジスタからなる回路素子に一定電圧をかけたときののトランジスタ特性などの静特性（以下、ＤＣ特性という。）を解析的に解いたモデル式と回路素子の接続情報に基づいて回路素子を含んだ回路の各部分における時間の変化に伴って変化する特性などの動特性（以下、ＡＣ特性という。）をシミュレートするものである。
【０００３】
トランジスタの解析モデルはＵＣＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ，Ｂｅｒｋｅｌｅｙ）により開発され、一般公開されている（ＩＥＥＥ Ｊ．ＳＯｌｉｄ−Ｓｔａｔｅ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ，Ｖｏｌ．ｓｃ−２２，Ｎｏ．４，Ａｕｇｕｓｔ １９８７）。この解析モデルはＢＳＩＭ（Ｂｅｒｋｌｅｙ Ｓｈｏｒｔ−Ｃｈａｎｎｅｌ ＩＧＦＥＴ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ＭＯＳＴｒａｎｓｉｓｔｅｒｓ）等の名前で普及している。このＢＳＩＭにおいては、トランジスタの３極間領域のＤＣ特性の電流式は次の数式で与えられる。
【０００４】
【数１】
ここで、ＶＦＢ、ΦＳ、Ｋ１、Ｋ２、η、Ｕ０、Ｕ１、μ０等はパラメータとして自由に変更可能な値をとりうる。
【０００６】
ところで、プロセステクノロジーが変わったり、デバイスサイズが大きく変わったりした場合には随時最適化されたパラメータ群を使うことでトランジスタ特性が忠実に再現され高精度の回路シミュレーションが可能となる。このため、ＳＰＩＣＥシミュレータ等においてパラメータは非常に重要なファクタである。
【０００７】
一般に、設計者が回路シミュレーションを行うために用意する各パラメータは既に、あるプロセステクノロジーで試作したサンプルを用いて、そのサンプルに作り込んだ特別なパラメータ抽出用のパターンを測定して得たものである。
【０００８】
パラメータの抽出方法について、図７に従い説明する。ＳＰＩＣＥシミュレーションで用いるパラメータは大きく分類して３種類ある。第１が測定で単独に得ることができる初期パラメータ、第２がトランジスタのＤＣ特性を忠実に再現するためのＤＣパラメータ、第３に回路としての動特性に影響を与えるＡＣパラメータである。
【０００９】
まず、初期パラメータは、ゲート酸化膜や拡散層などの抵抗などであり、これらはサンプルを実測することにより、抽出される（ステップ２１）。次に、試作されたサンプルからＤＣ特性を測定した第２の実測データと一致するようにＤＣパラメータを合わせ込む（ステップ２２）。例えば、上記（Ａ）式、（Ｂ）式において、Ｔｏｘが初期パラメータで、ＶＦＢ、ΦＳ、Ｋ１、Ｋ２、η、Ｕ０、Ｕ１、μ０等がＤＣパラメータである。最後に試作したサンプルに例えば、リングオシレータのようなＡＣ特性が測定できるシンプルな回路を作り込んでおき、その特性値を実測する。そして、ステップ２２で求めたＤＣパラメータを用いて回路シミュレーションを行いＡＣ特性がフィッティングするようにＡＣパラメータを合わせ込む（ステップ２３）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、ワークステーションの発展と共にプロセスシミュレーションから回路シミュレーションに至るシミュレーション技術も高精度化してきた。そこで、実際にウェハでサンプルを試作しなくても、シミュレーションでデバイス特性等が予測できるようになってきた。しかし、上述したように、実測の場合として説明してきたような一連の流れとしてパラメータを抽出する手法は、シミュレーションにおいては未だ確立されていない。
【００１１】
そこで、この発明においては、プロセスシミュレーションとデバイスシミュレーションの結果から回路シミュレーションに必要な精度を保証する回路シミュレーション用パラメータの抽出方法とこの抽出方法を備えた統合シミュレーション装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の統合シミュレーション装置は、デバイス構造を計算しデバイス構造データを算出するプロセス計算部と、前記プロセス計算部で算出されたデバイス構造データを用いてデバイス特性を計算しデバイス特性データを算出するデバイス特性計算部と、前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づき回路特性計算を行う第１の回路特性計算部と、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータを抽出する初期パラメータ抽出部と、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータを抽出する静特性パラメータ抽出部と、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータを抽出する動特性パラメータ抽出部と、前記初期パラメータ抽出部、前記静特性パラメータ抽出部及び前記動特性パラメータ抽出部でそれぞれ抽出した初期パラメータ、静特性パラメータ及び動特性パラメータを用いて回路特性計算を行う第２の回路特性計算部と、を備えてなる。
【００１３】
上記のように、この発明では、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算する第１の回路特性計算部と、その結果を用いてＡＣ特性を計算する第２の回路特性計算部を有しているので、シミュレーションのみで精度の高い、かつ柔軟な回路シミュレーションが出来る。
【００１４】
また、前記第１の回路特性計算部として、前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データをデータテーブルとして保持し、これを用いて回路特性計算を行うテーブルルックアップ型の回路特性計算部で構成することができる。
【００１５】
上記のように、第１の回路特性計算部をテーブルルックアップ型の回路特性計算部で実現することで、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算することが出来る。
【００１６】
また、前記第１の回路特性計算部として、前記デバイス特性計算部の計算機能を兼ね備えたミックスモード型の回路特性計算部で構成することができる。
【００１７】
上記のように、第１の回路特性計算部をミックスモード型の回路特性計算部で実現することで、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算することが出来る。
【００１８】
さらに、前記第２の回路特性計算部として、複数のパラメータを使用する解析モデル型の回路特性計算部で構成することができる。
【００１９】
上記のように、第２の回路特性計算部を解析モデル型の回路特性計算部で実現することで、大規模回路や様々な設計回路に耐える柔軟な回路シミュレーションが出来る。
【００２０】
この発明の回路シミュレーション用パラメータ抽出方法は、デバイス構造を計算しデバイス構造データを算出するプロセス計算部と、前記プロセス計算部で算出されたデバイス構造データを用いてデバイス特性を計算しデバイス特性データを算出するデバイス特性計算部と、前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づき回路特性計算を行う第１の回路特性計算部と、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータを抽出する初期パラメータ抽出部と、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータを抽出する静特性パラメータ抽出部と、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータを抽出する動特性パラメータ抽出部と、前記初期パラメータ抽出部、前記静特性パラメータ抽出部及び前記動特性パラメータ抽出部でそれぞれ抽出した初期パラメータ、静特性パラメータ及び動特性パラメータを用いて回路特性計算を行う第２の回路特性計算部と、を備えてなる統合シミュレーション装置を用いて回路シミュレーション用パラメータ抽出する方法であって、前記プロセス計算部がデバイス構造データ算出し、前記プロセス計算部で算出したデバイス構造データを用いて前記デバイス特性計算部がデバイス特性データを算出し、回路特性計算を行う前記第１の回路特性計算部が前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づいてデータテーブルを作成し、前記第１の回路特性計算部は作成した前記データテーブルを用いて第１の回路特性を計算し、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータ抽出部が初期パラメータを抽出し、前記算出されたデバイス特性データに基づき前記静特性パラメータ抽出部が静特性パラメータ抽出し、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて前記動特性パラメータ抽出部が動特性パラメータを設定し、前記初期パラメータ、静特性パラメータ、動特性パラメータを用いて前記第２の回路特性計算部が第２の回路特性を計算し、前記動特性パラメータ設定部で第１、第２の回路特性計算結果を比較し、一致するまで動特性パラメータ部における動特性パラメータの設定と前記第２の回路特性計算部の計算動作を繰り返すことを特徴とする。
【００２１】
また、この発明の回路シミュレーション用パラメータ抽出方法は、デバイス構造を計算しデバイス構造データを算出するプロセス計算部と、前記プロセス計算部で算出されたデバイス構造データを用いてデバイス特性を計算しデバイス特性データを算出するデバイス特性計算部と、前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づき回路特性計算を行う機能と前記デバイス特性計算部の計算機能を兼ね備えたミックスモード型の回路特性計算部で構成された第１の回路特性計算部と、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータを抽出する初期パラメータ抽出部と、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータを抽出する静特性パラメータ抽出部と、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータを抽出する動特性パラメータ抽出部と、前記初期パラメータ抽出部、前記静特性パラメータ抽出部及び前記動特性パラメータ抽出部でそれぞれ抽出した初期パラメータ、静特性パラメータ及び動特性パラメータを用いて回路特性計算を行う第２の回路特性計算部と、を備えてなる統合シミュレーション装置を用いて回路シミュレーション用パラメータ抽出する方法であって、前記プロセス計算部がデバイス構造データ算出し、前記第１の回路特性計算部で第１の回路特性を計算し、前記プロセス計算部で算出したデバイス構造データを用いて前記デバイス特性計算部がデバイス特性データを算出し、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータ抽出部が初期パラメータを抽出し、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータ抽出部が静特性パラメータ抽出し、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータ抽出部が動特性パラメータを設定し、前記初期パラメータ、静特性パラメータ、動特性パラメータを用いて前記第２の回路特性計算部が第２の回路特性を計算し、前記動特性パラメータ設定部で第１、第２の回路特性計算結果を比較し、一致するまで動特性パラメータ部における動特性パラメータの設定と前記第２の回路特性計算部の計算動作を繰り返すことを特徴とする。
【００２２】
この発明の回路シミュレーション用パラメータ抽出方法においては、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算する第１の回路特性計算と、その結果を用いてＡＣ特性を計算する第２の回路特性計算を有した手順で構成しているので、プロセスシミュレーションとデバイスシミュレーションの結果から回路シミュレーションに必要な精度を保証する回路シミュレーション用パラメータの抽出方法を提供することが出来る。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、この発明の第１の実施の形態に係る統合シミュレーション装置の構成図、図２は図１に示すシミュレーション装置を用いてパラメータ抽出を行うためのフロー図である。
【００２５】
この発明の統合シミュレーション装置は、プロセスシミュレータで構成されるプロセス計算部１により、例えば、ＭＯＳトランジスタなどの回路を構成するデバイスの構造を計算して算出し、算出されたデバイスの構造データが構造データファイル２に格納される。この構造データを用いて、デバイス計算部３がデバイス特性を計算し、算出したデバイス特性がデバイス特性データファイル４に格納される。このデバイス計算部３で算出されるデータがトランジスタのＤＣ特性である。
【００２６】
第１回路特性部５は、このデバイス特性データファイル４に格納されたデバイス特性データに基づいて、ＡＣ回路特性を計算し、この回路特性データを第１の回路特性データファイル６に格納する。この第１の回路特性データファイル６に格納されたデータは回路特性比較−ＡＣパラメ−タ部１３に与えられる。
【００２７】
一方、第２回路特性計算部１１において、使用する３つのパラメータのうち、初期パラメータは構造データファイル２のデータとデバイス特性データファイル４のデータとから初期パラメータ抽出部７で抽出する。そのデータは初期パラメータファイル８に格納され、次にこの初期パラメータを用いてデバイス特性データファイル４に格納されたＤＣ特性がフィッティングするようにＤＣパラメータ抽出部９においてＤＣパラメータを抽出し、ＤＣパラメータデータファイル１０に格納する。
【００２８】
さて、一般的には、初期パラメータ、ＤＣパラメータを用いてＡＣ回路特性が実測にフィッティングするようにＡＣパラメータを抽出するのであるが、この発明においては実測の代わりに第１回路特性計算部５の結果を用いる。既に求めた初期パラメータと、ＤＣパラメータと、ＡＣパラメータデータファイル１４に格納されたデータからデフォルトのＡＣパラメータが選ばれ、第２回路特性計算部１１に与えられる。そして、第２回路特性計算部１１で第２の回路特性計算を行う。その結果と第１回路特性計算部５の計算結果を回路特性比較−ＡＣパラメータ抽出部１３で比較し、回路特性が異なれば新しいＡＣパラメータデータを出力して、再度第２回路特性計算部１１で計算を行い、第１回路特性計算部５の計算結果と第２回路特性計算部の計算結果２が等しくなるまで繰り返すように、第２回路特性計算部１１は動作する。すなわち、この発明の最も特徴とするところは、第２回路特性計算部１１で初期パラメータ、ＤＣパラメータ、ＡＣパラメータの３つのパラメータを全て抽出し、後に具体的なシミュレーションを行のであるが、この３つ目のＡＣパラメータを抽出するために、合わせ込みの対象となる正確なＡＣ特性を第１回路特性計算部５により算出することである。その算出されたＡＣパラメータはＡＣパラメータデータファイル１４に格納されている。
【００２９】
さて、第１回路特性計算部５が実測の代わりに使える理由について説明するために、第１回路特性計算部５の詳細と精度について述べる。まず、第１回路特性部５はデバイス特性データファイル４の中に格納されたデバイス特性データに基づいて第１回路特性計算部５で使用するためのデータテーブルを作成する。このデータテーブルは、例えば、図３に示すように、トランジスタの電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ）並びに図４に示すように、ゲートとソース（Ｃｇｓ）、ゲートとドレイン（Ｃｇｄ）、ゲートと基板（Ｃｇｂ）間のそれぞれの容量−電圧特性（Ｃ−Ｖ）を計算により求め、そのデータに基づいてデータテーブルが作成される。この実施の形態においては、容量関係のデータもテーブルで用意していることが精度を保証する上で重要なポイントである。
【００３０】
上記のように、第１回路特性計算部５は前記データテーブルを用いる、いわゆるテーブルルックアップモデル型の回路特性計算機能を有するものである。表１にサンプルからトランジスタの電流−電圧特性（Ｉ−Ｖ）、容量−電圧特性（Ｃ−Ｖ）を実測して作成したデータテーブルを用いて回路特性計算を行ったシミュレーション結果と、上記サンプルの回路特性測定結果（リングオシレータの伝搬遅延時間Ｔｐｄ）を示している。この表から、テーブルモデルを用いても非常に精度がよいことが分かる。
【００３１】
【表１】
このように動作することで、初期パラメータ、ＤＣパラメータ、ＡＣパラメータが抽出できる。
【００３４】
次に上述した図１に示す統合シミュレーション装置を用いて回路パラメータを抽出する方法につき図２のフロー図に従い説明する。
【００３５】
まず、プロセスシミュレータで構成されるプロセス計算部１により、ＭＯＳトランジスタなどの回路を構成するデバイスの構造を計算して算出し、算出されたデバイスの構造データを構造データファイル２に格納する（ステップＳ１）。続いて、この構造データを用いて、デバイス計算部３がデバイス特性を計算し、算出したデバイス特性をデバイス特性データファイル４に格納する（ステップＳ２）。
【００３６】
次のステップからフローは２つに分かれる。１つは第１回路特性計算部５における計算に向かうステップ、もう１つは第２回路特性計算部１１における計算に向かうフローである。
【００３７】
上述したように、この発明における最も重要な特徴は、第２回路特性計算部１１への計算に向かう過程で初期パラメータ、ＤＣパラメータ、ＡＣパラメータの３つのパラメータを全て抽出し、後に具体的なシミュレーションを行うのであるが、３つ目のＡＣパラメータを抽出するために、合わせ込みの対象となる正確なＡＣ特性を第１回路特性計算部５で計算により求めていることである。
【００３８】
まず、第１回路特性計算部５により計算によりＡＣ特性を求める手順につき説明する。上述したように、第１回路特性計算部５の計算によりＡＣ特性を求めるために、この実施の形態では、デバイス特性データファイル４に格納されているデータの中で第１回路特性計算部５で使用するためのデータテーブルを作成する（ステップＳ３）。このデータテーブルを用いて第１回路計算部５でリングオシレータ等の実測モデルに相当する回路モデルの回路特性データを計算し、その計算結果を回路特性データファイル６に格納する。
【００３９】
続いて、第２回路特性計算部１１における計算へ向かうフォローを説明する。第２回路特性計算部１１で使用する３つのパラメータのうち、初期パラメータは構造データファイル２とデバイス特性データファイル４に格納されているデータから初期パラメータ抽出部７で抽出し、初期パラメータデータファイル８に格納する（ステップＳ５）。次に、この初期パラメータを用いてデバイス特性データファイル４に格納されているデータにＤＣ特性がフィッティングするようにＤＣパラメータ抽出部９においてＤＣパラメータを抽出し、ＤＣパラメータデータファイル１０に格納する（ステップＳ６）。
【００４０】
続いて、一般的には初期パラメータ、ＤＣパラメータ用いてＡＣ回路特性が実測でフィッティングするようにＡＣパラメータを抽出しているが、上述したように、この発明においては、実測の代わりに第１回路特性計算部５で計算により算出した結果を用いる。
【００４１】
そこで、この発明では、既に求めた初期パラメータと、ＤＣパラメータと、ＡＣパラメータデータファイル１４に格納されているデータからデフォルトのＡＣパラメータを選び、ＡＣパラメータ設定し（ステップＳ７）、第２回路特性計算部１１で回路特性計算を行う（ステップＳ８）。その結果と第１回路特性計算部５の計算結果を回路特性比較−ＡＣパラメータ抽出部１３で比較し（ステップＳ９）、特性が異なれば前述のステップＳ７に戻り、新しいＡＣパラメータデータを出力して、再度第２回路特性計算部１１で計算を行い、第１回路特性計算部５の計算結果と第２回路特性計算部１２の計算結果が等しくなるまで繰り返す（ステップＳ９）。
【００４２】
以上のフローで初期パラメータ、ＤＣパラメータ、ＡＣパラメータを抽出することができる。
【００４３】
次に、この発明の第２の実施の形態につき図５及び図６に従い説明する。図５は、この発明の第２の実施の形態に係る統合シミュレーション装置の構成図、図６は図５に示すシミュレーション装置を用いてパラメータ抽出を行うためのフロー図である。
【００４４】
上述した第１の実施の形態においては、この発明の特徴である実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算する第１回路特性計算部５をテーブルルックアップ型の回路特性計算部で実現した。この第２の実施の形態においては、この第１回路特性計算部５ａをミックスモード型の回路特性計算部で構成したものである。
【００４５】
第１回路特性計算部５ａのミックスモード型回路計算は、デバイスシミュレーションに使用するデバイス構造を構造データファイル２から直接第１回路特性計算部５ａに導入し、例えば、ドリフトディフュージョンモデルのデバイスシミュレーションとＳＰＩＣＥタイプの回路シミュレーション両方の機能を有した計算部により第１回路特性データを算出し、第１回路特性データファイル６にそのデータを格納する。回路全体の回路特性は回路シミュレータによって計算されるわけであるが、回路素子（ＭＯＳトランジスタ）のＩ−Ｖ特性、Ｃ−Ｖ特性をデバイスシミュレータで計算し、回路素子の特性値として回路シミュレータに受け渡すことで、テーブルルックアップ型と同等の精度の計算結果が得られる。
【００４６】
尚、この第２の実施の形態のその他の構成及び作用等は第１の実施の形態と同様であるので、説明の重複を避けるために、ここではその説明を省略する。
【００４７】
次に、図５に示す統合シミュレーション装置を用いて回路パラメータを抽出する方法につき図６のフロー図に従い説明する。
【００４８】
まず、プロセスシミュレータで構成されるプロセス計算部１により、ＭＯＳトランジスタなどの回路を構成するデバイスの構造を計算して算出し、算出されたデバイスの構造データを構造データファイル２に格納する（ステップＳ１１）。この第２の実施の形態においては、次のステップからフローは２つに分かれる。１つは第１回路特性計算部５における計算に向かうステップ、もう１つは第２回路特性計算部１１における計算に向かうフローである。
【００４９】
この第２の実施の形態では、第１回路特性計算部５ａとして、ミックスモード型回路計算部で構成されている。従って、デバイスシミュレーションに使用するデバイス構造を構造データファイル２から直接第１回路特性計算部５ａに導入し、ドリフトディフュージョンモデルのデバイスシミュレーションとＳＰＩＣＥタイプの回路シミュレーション両方の機能を有した計算部により第１回路特性データを算出し、第１回路特性データファイル６にそのデータを格納する（ステップＳ１２）。
【００５０】
続いて、第２回路特性計算部１１における計算へ向かうフォローを説明する。ステップ１１にて算出したこの構造データを用いて、デバイス計算部３がデバイス特性を計算し、算出したデバイス特性をデバイス特性データファイル４に格納する（ステップＳ１３）。
【００５１】
第２回路特性計算部１１で使用する３つのパラメータのうち、初期パラメータは構造データファイル２とデバイス特性データファイル４に格納されているデータから初期パラメータ抽出部７で抽出し、初期パラメータデータファイル８に格納する（ステップＳ１４）。次に、この初期パラメータを用いてデバイス特性データファイル４に格納されているデータにＤＣ特性がフィッティングするようにＤＣパラメータ抽出部９においてＤＣパラメータを抽出し、ＤＣパラメータデータファイル１０に格納する（ステップＳ１５）。
【００５２】
続いて、上述したように、この発明においては、実測の代わりに第１回路特性計算部５ａで計算により算出した結果を用いる。
【００５３】
そこで、この発明では、既に求めた初期パラメータと、ＤＣパラメータと、ＡＣパラメータデータファイル１４に格納されているデータからデフォルトのＡＣパラメータを選び、ＡＣパラメータ設定し（ステップＳ１６）、第２回路特性計算部１１で回路特性計算を行う（ステップＳ１７）。その結果と第１回路特性計算部５ａの計算結果を回路特性比較−ＡＣパラメータ抽出部１３で比較し（ステップＳ１８）、特性が異なれば前述のステップＳ１６に戻り、新しいＡＣパラメータデータを出力して、再度第２回路特性計算部１１で計算を行い、第１回路特性計算部５ａの計算結果と第２回路特性計算部１２の計算結果が等しくなるまで繰り返す（ステップＳ１８）。
【００５４】
以上のフローで初期パラメータ、ＤＣパラメータ、ＡＣパラメータを抽出することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の統合シミュレーション装置においては、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算する第１の回路特性計算部と、その結果を用いてＡＣ特性を計算する第２の回路特性計算部を有しているので、シミュレーションのみで精度の高い、かつ柔軟な回路シミュレーションが出来る。
【００５６】
さらに、第１の回路特性計算部をテーブルルックアップ型の回路特性計算部で実現することで、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算することが出来る。
【００５７】
また、第１の回路特性計算部をミックスモード型の回路特性計算部で実現することで、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算することが出来る。
【００５８】
さらに、第２の回路特性計算部を解析モデル型の回路特性計算部で実現することで、大規模回路や様々な設計回路に耐える柔軟な回路シミュレーションが出来る。
【００５９】
また、この発明の回路パラメータ抽出方法においては、実測に代わって合わせ込みの対象となり得る正確なＡＣ特性を計算する第１の回路特性計算と、その結果を用いてＡＣ特性を計算する第２の回路特性計算を有した手順で構成しているので、プロセスシミュレーションとデバイスシミュレーションの結果から回路シミュレーションに必要な精度を保証する回路シミュレーション用パラメータの抽出方法を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る統合シミュレーション装置の構成図である。
【図２】図１に示すシミュレーション装置を用いてパラメータ抽出を行うためのフロー図である。
【図３】第１回路特性計算部で使用するためのデータテーブルの作成に用いるために算出したトランジスタの電流−電圧特性図である。
【図４】第１回路特性計算部で使用するためのデータテーブルの作成に用いるために算出した容量−電圧特性図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態に係る統合シミュレーション装置の構成図である。
【図６】図５に示すシミュレーション装置を用いてパラメータ抽出を行うためのフロー図である。
【図７】従来のパラメータの抽出方法を示すフロー図である
【符号の説明】
１ プロセス計算部
３ デバイス計算部
５、５ａ 第１回路特性計算部
７ 初期パラメータ抽出部
９ ＤＣパラメータ抽出部
１１ 第２回路特性計算部
１３ 回路特性比較−ＡＣパラメータ抽出部
Claims (6)
- デバイス構造を計算しデバイス構造データを算出するプロセス計算部と、前記プロセス計算部で算出されたデバイス構造データを用いてデバイス特性を計算しデバイス特性データを算出するデバイス特性計算部と、前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づき回路特性計算を行う第１の回路特性計算部と、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータを抽出する初期パラメータ抽出部と、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータを抽出する静特性パラメータ抽出部と、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータを抽出する動特性パラメータ抽出部と、前記初期パラメータ抽出部、前記静特性パラメータ抽出部及び前記動特性パラメータ抽出部でそれぞれ抽出した初期パラメータ、静特性パラメータ及び動特性パラメータを用いて回路特性計算を行う第２の回路特性計算部と、を備えてなる統合シミュレーション装置。
- 前記第１の回路特性計算部が前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データをデータテーブルとして保持し、これを用いて回路特性計算を行うテーブルルックアップ型の回路特性計算部で構成したことを特徴とする請求項１に記載の統合シミュレーション装置。
- 前記第１の回路特性計算部が前記デバイス特性計算部の計算機能を兼ね備えたミックスモード型の回路特性計算部で構成したことを特徴とする請求項１に記載の統合シミュレーション装置。
- 前記第２の回路特性計算部が複数のパラメータを使用する解析モデル型の回路特性計算部で構成したことを請求項１ないし３のいずれかに記載の統合シミュレーション装置。
- デバイス構造を計算しデバイス構造データを算出するプロセス計算部と、前記プロセス計算部で算出されたデバイス構造データを用いてデバイス特性を計算しデバイス特性データを算出するデバイス特性計算部と、前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づき回路特性計算を行う第１の回路特性計算部と、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータを抽出する初期パラメータ抽出部と、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータを抽出する静特性パラメータ抽出部と、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータを抽出する動特性パラメータ抽出部と、前記初期パラメータ抽出部、前記静特性パラメータ抽出部及び前記動特性パラメータ抽出部でそれぞれ抽出した初期パラメータ、静特性パラメータ及び動特性パラメータを用いて回路特性計算を行う第２の回路特性計算部と、を備えてなる統合シミュレーション装置を用いて回路シミュレーション用パラメータ抽出する方法であって、前記プロセス計算部がデバイス構造データ算出し、前記プロセス計算部で算出したデバイス構造データを用いて前記デバイス特性計算部がデバイス特性データを算出し、回路特性計算を行う前記第１の回路特性計算部が前記デバイス特性計算部で算出したデバイス特性データに基づいてデータテーブルを作成し、前記第１の回路特性計算部は作成した前記データテーブルを用いて第１の回路特性を計算し、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータ抽出部が初期パラメータを抽出し、前記算出されたデバイス特性データに基づき前記静特性パラメータ抽出部が静特性パラメータ抽出し、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて前記動特性パラメータ抽出部が動特性パラメータを設定し、前記初期パラメータ、静特性パラメータ、動特性パラメータを用いて前記第２の回路特性計算部が第２の回路特性を計算し、前記動特性パラメータ設定部で第１、第２の回路特性計算結果を比較し、一致するまで動特性パラメータ部における動特性パラメータの設定と前記第２の回路特性計算部の計算動作を繰り返すことを特徴とする回路シミュレーション用パラメータ抽出方法。
- デバイス構造を計算しデバイス構造データを算出するプロセス計算部と、前記プロセス計算部で算出されたデバイス構造データを用いてデバイス特性を計算しデバイス特性データを算出するデバイス特性計算部と、前記デバイス特性計算部で算出し たデバイス特性データに基づき回路特性計算を行う機能と前記デバイス特性計算部の計算機能を兼ね備えたミックスモード型の回路特性計算部で構成された第１の回路特性計算部と、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータを抽出する初期パラメータ抽出部と、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータを抽出する静特性パラメータ抽出部と、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータを抽出する動特性パラメータ抽出部と、前記初期パラメータ抽出部、前記静特性パラメータ抽出部及び前記動特性パラメータ抽出部でそれぞれ抽出した初期パラメータ、静特性パラメータ及び動特性パラメータを用いて回路特性計算を行う第２の回路特性計算部と、を備えてなる統合シミュレーション装置を用いて回路シミュレーション用パラメータ抽出する方法であって、前記プロセス計算部がデバイス構造データ算出し、前記第１の回路特性計算部で第１の回路特性を計算し、前記プロセス計算部で算出したデバイス構造データを用いて前記デバイス特性計算部がデバイス特性データを算出し、前記算出されたデバイス構造データ及びデバイス特性データに基づき初期パラメータ抽出部が初期パラメータを抽出し、前記算出されたデバイス特性データに基づき静特性パラメータ抽出部が静特性パラメータ抽出し、前記第１の回路特性計算部の回路特性計算結果を用いて動特性パラメータ抽出部が動特性パラメータを設定し、前記初期パラメータ、静特性パラメータ、動特性パラメータを用いて前記第２の回路特性計算部が第２の回路特性を計算し、前記動特性パラメータ設定部で第１、第２の回路特性計算結果を比較し、一致するまで動特性パラメータ部における動特性パラメータの設定と前記第２の回路特性計算部の計算動作を繰り返すことを特徴とする回路シミュレーション用パラメータ抽出方法。
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