JPH09106416A - Circuit simulation method for semiconductor device - Google Patents

Circuit simulation method for semiconductor device

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JPH09106416A
JPH09106416A JP7287969A JP28796995A JPH09106416A JP H09106416 A JPH09106416 A JP H09106416A JP 7287969 A JP7287969 A JP 7287969A JP 28796995 A JP28796995 A JP 28796995A JP H09106416 A JPH09106416 A JP H09106416A
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JP
Japan
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insulating film
gate insulating
model
coefficient
parameter
Prior art date
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Pending
Application number
JP7287969A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Tanigawa
哲郎 谷川
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.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
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  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate the Tox dependency analyzation of a circuit characteristic by providing gate insulated film thickness (Tox) dependency to each model without damaging the features of various models VTH beginning from BSIM 1 to 3. SOLUTION: An expression is used as the model VTH. This expression provides Tox dependency to each item of K1 , K2 and η in the expression without damaging the basic feature of BSIM 1 at all. K1 ', K2 ' and η' in the expression are constant parameters equivalent to K1 /Tox, K2 /Tox, η/Kox, respectively.

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】本発明は半導体集積回路解析
用の電子計算機シミュレーション方法に関し、特にアナ
ログ回路シミュレーション方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a computer simulation method for semiconductor integrated circuit analysis, and more particularly to an analog circuit simulation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】回路シミュレーション方法は、回路接続
をネットリストで表現し解析したいバイアス条件やコマ
ンドを与えると、回路の接点方程式を立て、行列演算を
行なって各ノードの電圧値及び電流値を求め、結果を出
力するものである。回路シミュレーションプログラムと
しては、UCB(カリフォルニア大学バークレー校)で
開発され、ソースコードが一般公開されているSPIC
E(Simulation Programwith Integrated Circuit Emph
asis)が広く使われている。
2. Description of the Related Art In a circuit simulation method, when a circuit connection is represented by a netlist and a bias condition or a command to be analyzed is given, a contact equation of the circuit is established and a matrix operation is performed to obtain a voltage value and a current value of each node. , Outputs the result. As a circuit simulation program, SPIC developed by UCB (University of California, Berkeley) and the source code is open to the public.
E (Simulation Program with Integrated Circuit Emph
asis) is widely used.

【0003】MOSFETモデル、すなわち電流源モデ
ルとしては、MOSFETプロセス技術の進歩にともな
い、様々なモデルが考案されてきたが、やはりUCBで
開発されSPICEに組み込まれているLevel1モデ
ル、Level2モデル、Level3モデル、BSIM1モデ
ル、BSIM2モデル及びBSIM3モデルなどが知ら
れている。BSIM1〜3モデルのしきい値電圧モデリ
ングに関する文献としては次のものがある。
As the MOSFET model, that is, the current source model, various models have been devised with the progress of the MOSFET process technology, but the Level 1, Level 2 and Level 3 models which were also developed by UCB and incorporated in SPICE. , BSIM1 model, BSIM2 model and BSIM3 model are known. The following documents are related to the threshold voltage modeling of the BSIM1 to 3 models.

【0004】BSIM1 : B.J. Shew, et al., "BSIM: Berk
eley Short-Channel IGFET Modelfor MOS Transistor
s", IEEE J. of Solid-State Circuit, vol. SC-22, n
o.4, Aug. 1987 BSIM2 : J.S. Duster, et al., "User's Guide for the
BSIM2" BSIM3 : Z.H. Liu, et al., "Threshold Voltage Model
forDeep-Submicrometer MOSFETs", IEEE Tras. on Ele
ctron Devices,vol,40, no.1, Jan. 1993
BSIM1: BJ Shew, et al., "BSIM: Berk
eley Short-Channel IGFET Model for MOS Transistor
s ", IEEE J. of Solid-State Circuit, vol. SC-22, n
o.4, Aug. 1987 BSIM2: JS Duster, et al., "User's Guide for the
BSIM2 "BSIM3: ZH Liu, et al.," Threshold Voltage Model
forDeep-Submicrometer MOSFETs ", IEEE Tras. on Ele
ctron Devices, vol, 40, no.1, Jan. 1993

【0005】近年、集積回路を構成しているMOSFE
Tの微細化の要請のもと、いわゆるディープサブミクロ
ンの世代に入ろうとしており、集積回路の高集積化及び
高性能化がさらに推し進められんとしている。回路規模
の増大にともない、電子計算機を使用しなければもはや
回路設計や解析は不可能である。アナログ回路解析のた
めの計算機シミュレーションには、SPICEに代表さ
れるような優れたプログラムがあり、大規模なアナログ
集積回路の解析に威力を発揮している。
In recent years, MOSFE which constitutes an integrated circuit
Under the demand for miniaturization of T, the so-called deep sub-micron generation is about to be entered, and higher integration and higher performance of integrated circuits are being further promoted. With the increase in circuit scale, circuit design and analysis can no longer be done without using an electronic computer. Computer simulations for analog circuit analysis have excellent programs represented by SPICE, and are effective in analyzing large-scale analog integrated circuits.

【0006】SPICEにおけるMOSFETモデル
は、SPICEを用いた解析精度を左右するものであ
り、MOSFETプロセス技術の進歩にともない様々な
モデルが考案されてきた。中でも基本的なモデリングが
なされているLevel1、物理的なモデリングのLevel
2、準経験的なモデリングのLevel3、またより微細な
MOSFET特性を表現するために多数の経験的なパラ
メータが導入された準経験的なモデリングのBSIM1
及びその発展型のBSIM2、更には微細化にともなう
様々な物理現象を物理的にモデリングしディープサブミ
クロン世代までの対応を考慮したBSIM3モデルなど
が広く一般に知られている。BSIM1〜3はハーフミ
クロン世代以降の微細MOSFET特性を解析できるモ
デルとして期待されている。
The MOSFET model in SPICE influences the analysis accuracy using SPICE, and various models have been devised with the progress of MOSFET process technology. Above all, Level 1 which is basic modeling, Level of physical modeling
2. Level 3 of quasi-empirical modeling, and BSIM1 of quasi-empirical modeling in which a large number of empirical parameters are introduced to express finer MOSFET characteristics.
Further, BSIM2 of its development type, and further, BSIM3 model in which various physical phenomena associated with miniaturization are physically modeled and the correspondence up to the deep submicron generation is considered are widely known. BSIM1 to BSIM3 are expected as models that can analyze the characteristics of fine MOSFETs in the half micron generation and beyond.

【0007】以下に、MOSFETモデルにおけるしき
い値電圧VTHのモデルを紹介する。まず、BSIM1モ
デルに関しては、フラットバンド電圧VFB、表面反転電
位φS(=2φF:フェルミ電位の2倍)、基板効果係数
1、基板バイアスをVBS、ソース・ドレイン空乏電荷
分割係数をK2、ドレイン誘導障壁低下効果係数η、及
びドレイン電圧VDSを用いて次の式(1)のようなモデ
リングがなされている。なお、BSIM2に関してもV
THモデルはBSIM1と同じである。
A model of the threshold voltage V TH in the MOSFET model will be introduced below. First, regarding the BSIM1 model, the flat band voltage V FB , the surface inversion potential φ S (= 2φ F : twice the Fermi potential), the substrate effect coefficient K 1 , the substrate bias V BS , the source / drain depletion charge division coefficient are set. Modeling as in the following equation (1) is performed using K 2 , the drain-induced barrier lowering effect coefficient η, and the drain voltage V DS . In addition, regarding BSIM2, V
The TH model is the same as BSIM1.

【数1】 (Equation 1)

【0008】また、BSIM3に関しては、基板不純物
の基板深さ方向の不均一のドーピング効果関連係数K1
及びK2、基板チャネル方向の不均一ドーピング効果関
連係数Nlx、狭チャネル効果関連の狭チャネル係数
3、狭チャネルパラメータW0、並びに短チャネル効果
を準経験的に表現する項ΔVTHを用いて、次の式(2)
のようなモデリングがなされている。なお、式中VTHL
はチャネル長及びチャネル幅が大きい場合のVTH、Tox
はゲート酸化膜厚、Leffは実効チャネル長、Weffは実
効チャネル幅を表わす。
Further, regarding BSIM3, a non-uniform doping effect-related coefficient K 1 of substrate impurities in the substrate depth direction is obtained.
And K 2 , the non-uniform doping effect-related coefficient Nlx in the substrate channel direction, the narrow channel coefficient K 3 related to the narrow channel effect, the narrow channel parameter W 0 , and the term ΔV TH that semi-empirically expresses the short channel effect. , The following equation (2)
Is modeled like. In the formula, V THL
Is V TH , Tox for large channel length and channel width
Is the gate oxide film thickness, Leff is the effective channel length, and Weff is the effective channel width.

【数2】 (Equation 2)

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】BSIM1〜3のVTH
モデルは、準経験的なモデリングあるいは詳細なる物理
的モデリングにより、精度的にはサブミクロンからディ
ープサブミクロン世代まで対応できる可能性を有してい
るが、式(1)及び式(2)から容易にわかるように、
表面的にはVTHのTox依存性が表現されていない。
[Problems to be Solved by the Invention] V TH of BSIM1 to 3
The model has the possibility to correspond to the sub-micron to deep sub-micron generation in terms of accuracy through quasi-empirical modeling or detailed physical modeling, but it is easy to use from equations (1) and (2). As you can see
On the surface, Tox dependency of V TH is not expressed.

【0010】したがって、回路特性のTox依存性を解析
するに当たっては、図1(A)に示されるように、ただ
単純にToxを変化させるだけでシミュレーションを行な
えば、Tox依存性が正しく反映されない不正確な結果を
導く。そこで、図1(B)のように、Toxの変更にとも
ない、K1,K2,ηなどの他のパラメータもシミュレー
ションユーザー側で変更した後にシミュレーションを行
なう必要がある。
Therefore, in analyzing the Tox dependence of the circuit characteristics, as shown in FIG. 1A, if the simulation is performed by simply changing Tox, the Tox dependence is not reflected correctly. Lead to accurate results. Therefore, as shown in FIG. 1B, it is necessary to perform simulation after changing other parameters such as K 1 , K 2 and η on the simulation user side along with the change of Tox.

【0011】この不具合をより具体的に式(1)を例に
して説明する。次の式(3)に、広く一般に知られた長
チャネルを有するMOSFETにおけるVTHモデル(前
述のLevel1モデル)を示す。
This problem will be described more concretely by taking the formula (1) as an example. The following formula (3) shows a V TH model (the above-mentioned Level 1 model) in a MOSFET having a widely known long channel.

【数3】 (Equation 3)

【0012】式(3)におけるγの項は空乏層電荷を打
ち消すのに要する電圧であり、基板効果係数γは基板不
純物濃度NA、半導体の比誘電率εS、真空中の誘電率ε
O及びゲート絶縁膜容量Coxを用いると、(2εSεOqN
A)1/2/Coxと表わされる。ここでCox=εOXεO/Tox
(εOXはゲート絶縁膜の比誘電率)である。式(1)に
おけるK1、K2、ηの項は、式(3)におけるγの項を
短チャネルMOSFETに対応させるべく補正したもの
であるから、Tox依存性を有していると考えてよい。少
なくとも、K1はγそのものであり、Toxを含んでい
る。しかし、パラメータK1、K2、ηはユーザ側で値を
与える定数であるため、K1、K2、ηの項はTox依存性
を再現できないことになる。したがって、例えばToxの
ばらつきが回路特性に与える影響を回路シミュレーショ
ンで調査するような場合、ToxとともにK1、K2、ηも
Toxに比例させて変化させる必要があり、煩雑である。
また、MOSFETモデルをブラックボックス的に捉
え、Tox、VTH、ゲート長関連パラメータなどの表面的
なパラメータしか見ないエンドユーザが使用する際に
は、このような問題に気づかずに解析を行ないがちであ
り、解析精度を低下させる危険性がある。
The term γ in equation (3) is the voltage required to cancel the depletion layer charge, and the substrate effect coefficient γ is the substrate impurity concentration N A , the relative permittivity ε S of the semiconductor, and the permittivity ε in vacuum.
If O and the gate insulating film capacitance Cox are used, (2ε S ε O qN
It is expressed as A ) 1/2 / Cox. Where Cox = ε OX ε O / Tox
OX is the relative dielectric constant of the gate insulating film). Since the terms K 1 , K 2 , and η in the equation (1) are corrected so that the term γ in the equation (3) corresponds to the short channel MOSFET, it is considered to have Tox dependency. Good. At least K 1 is γ itself and contains Tox. However, since the parameters K 1 , K 2 , and η are constants that give values on the user side, the terms of K 1 , K 2 , and η cannot reproduce the Tox dependence. Therefore, for example, when investigating the influence of Tox variation on circuit characteristics by circuit simulation, K 1 , K 2 , and η need to be changed in proportion to Tox, which is complicated.
Moreover, when the MOSFET model is grasped as a black box and used by an end user who sees only superficial parameters such as Tox, V TH , and gate length related parameters, the analysis tends to be performed without noticing such a problem. Therefore, there is a risk of lowering the analysis accuracy.

【0013】MOSFETモデルをもとに改良あるいは
開発された様々なモデルが各シミュレーションベンダか
ら提案されて通り、例えばMeta-Software社の回路シミ
ュレータHSPICEにおいてはBSIM1を元に開発
されたLevel28モデルを有することでかなり精度が向上
している(Meta-Software, "HSPICE User's Manual",vo
l. 2, P.7-105)が、上記で述べたVTHモデルにおける
Tox依存性に関して改善されていない。
Various models improved or developed based on the MOSFET model have been proposed by each simulation vendor. For example, the circuit simulator HSPICE of Meta-Software Co. has a Level 28 model developed based on BSIM1. Has improved the accuracy considerably (Meta-Software, "HSPICE User's Manual", vo
l. 2, P.7-105) is not improved with respect to Tox dependence in the V TH model described above.

【0014】本発明は、このような実情に鑑み、BSI
M1〜3を初めとする種々のVTHモデルにおいて、その
特徴を損なうことなく各モデルにTox依存性をもたせ、
回路特性のTox依存性解析などが容易に行なえるシミュ
レーション方法を提供することを目的とするものであ
る。
The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances.
In various V TH models including M1 to 3, each model has Tox dependency without impairing its characteristics,
It is an object of the present invention to provide a simulation method capable of easily performing Tox dependency analysis of circuit characteristics.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明はMOSFETの
しきい値電圧をモデル式を用いて計算する回路シミュレ
ーション方法であり、そのモデル式は基板深さ方向及び
基板チャネル方向の基板不純物の不均一ドーピング効果
を基板バイアスVBSを含む複数の項によって表現してお
り、かつ、その複数項のそれぞれがゲート絶縁膜厚TOX
又はゲート絶縁膜容量COXをパラメータとして含んでい
る。そのそのモデル式は、さらにドレイン誘導障壁低下
効果をドレインバイアスを含む項によって表現してお
り、その項がゲート絶縁膜厚TOX又はゲート絶縁膜容量
OXをパラメータとして含んでいることが好ましい。
The present invention is a circuit simulation method for calculating a threshold voltage of a MOSFET by using a model formula, and the model formula is for nonuniform substrate impurities in the substrate depth direction and the substrate channel direction. The doping effect is expressed by a plurality of terms including the substrate bias V BS , and each of the plurality of terms is the gate insulating film thickness T OX.
Alternatively, the gate insulating film capacitance C OX is included as a parameter. The model formula further expresses the drain-induced barrier lowering effect by a term including the drain bias, and the term preferably includes the gate insulating film thickness T OX or the gate insulating film capacitance C OX as a parameter.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】具体的なモデルの一例は、BSI
M1モデル又はBSIM2モデルが基になっているMO
SFETモデルであり、基板効果係数K1を含むべき第
1の基板バイアス項においては、係数としてK1に代わ
ってK1/(ゲート絶縁膜厚TOX)に相当するK1'を含
み、パラメータとしてゲート絶縁膜厚TOXを含み、ソー
ス・ドレイン空乏層電荷分割係数K2を含むべき第2の
基板バイアス項においては、係数としてK2に代わって
2/(ゲート絶縁膜厚TOX)に相当するK2'を含み、
パラメータとしてゲート絶縁膜厚TOXを含み、かつ、ド
レイン誘導障壁低下効果係数ηを含むべきドレインバイ
アス項においては、係数としてηに代わってη/(ゲー
ト絶縁膜厚TOX)に相当するη'を含み、パラメータと
してゲート絶縁膜厚TOXを含んでいる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of a concrete model is BSI.
MO based on M1 or BSIM2 model
A SFET model, in the first substrate bias term should include the substrate effect coefficient K 1, comprises a K 1 ', which corresponds to K 1 / on behalf of K 1 as a coefficient (the thickness of the gate insulating film T OX), the parameters In the second substrate bias term which should include the gate insulating film thickness T OX as the above, and should include the source / drain depletion layer charge division coefficient K 2 , K 2 / (gate insulating film thickness T OX ) instead of K 2 as the coefficient. Including K 2 'corresponding to
In the drain bias term that should include the gate insulating film thickness T OX as a parameter and the drain induction barrier lowering effect coefficient η, η ′ corresponding to η / (gate insulating film thickness T OX ) instead of η as a coefficient. And the gate insulating film thickness T OX is included as a parameter.

【0017】具体的なモデルの他の例は、BSIM3モ
デルが基になっているMOSFETモデルであり、基板
効果係数K1又はソース・ドレイン空乏層電荷分割係数
2を含むべき3つの基板バイアス項においては、係数
としてK1に代わってK1/(ゲート絶縁膜厚TOX)に相
当するK1'、K2に代わってK2/(ゲート絶縁膜厚
OX)に相当するK2'を含み、パラメータとしてゲート
絶縁膜厚TOXを含んでいる。
Another example of a specific model is a MOSFET model based on the BSIM3 model, which has three substrate bias terms that should include a substrate effect coefficient K 1 or a source / drain depletion layer charge division coefficient K 2. in, K 1 corresponding to K 1 / on behalf of K 1 as a coefficient (the thickness of the gate insulating film T OX) ', K 2 / on behalf of K 2 K 2 corresponding to the (gate insulating film thickness T OX)' And the gate insulating film thickness T OX is included as a parameter.

【0018】Cox=εOXεO/Toxであるから、Toxの
変わりに1/Coxを各項に含ませることによっても同等
の効果が得られることは言うまでもない。その場合は定
数パラメータK1’、K2’、η’に代えて、K1×(ゲ
ート絶縁膜容量COX)に相当するK1''、K2×(ゲート
絶縁膜容量COX)に相当するK2''、η×(ゲート絶縁
膜容量COX)に相当するη''を定数パラメータとして使
用する。
Since Cox = ε OX ε O / Tox, it goes without saying that the same effect can be obtained by including 1 / Cox in each term instead of Tox. In that case, the constant parameter K 1 ', K 2', ' instead of, K 1 corresponding to K 1 × (gate insulating film capacitance C OX)' η ', the K 2 × (gate insulating film capacitance C OX) Corresponding K 2 ″, η ″ corresponding to η × (gate insulating film capacitance C OX ) is used as a constant parameter.

【0019】[0019]

【実施例】次の式(4)は第1の実施例を説明するため
のものであり、式(1)を改善したVTHモデルである。
EXAMPLE The following equation (4) is for explaining the first example, and is a V TH model obtained by improving the equation (1).

【数4】 (Equation 4)

【0020】この式(4)は、BSIM1の基本的な特
徴は全く損なうことなく、式(1)におけるK1、K2
ηの各項にTox依存性をもたせている。式中のK1’、
2’、η’はそれぞれK1/Tox、K2/Tox、η/Ko
xに相当する定数パラメータであるが、Toxは定数であ
るから、パラメータ抽出あるいは最適化に何ら支障を与
えるものではなく、従来通りの手法で行なえることは言
うでもない。また、BSIM2におけるVTHモデルに関
しても同様のモデリングを行なうことで、VTHにTox依
存性をもたせることができる。
This equation (4) does not impair the basic characteristics of BSIM1 at all, and K 1 , K 2 ,
Each item of η has Tox dependency. K 1 'in the formula,
K 2 'and η' are K 1 / Tox, K 2 / Tox, η / Ko, respectively.
Although it is a constant parameter corresponding to x, Tox is a constant and therefore does not hinder parameter extraction or optimization, and it goes without saying that the conventional method can be used. Further, by performing the same modeling also with respect to V TH model in BSIM2, it can impart a Tox dependent on V TH.

【0021】次の式(5)は本発明における第2の実施
例を説明するためのものであり、前記式(2)を改善し
たVTHモデルである。
The following expression (5) is for explaining the second embodiment of the present invention, and is a V TH model obtained by improving the expression (2).

【数5】 (Equation 5)

【0022】この式(5)は、BSIM3の基本的な特
徴は全く損なうことなく、式(2)におけるK1、K2
各項にTox依存性をもたせている。式中のK1’、K2
はそれぞれK1/Tox、K2/Toxに相当する定数パラメ
ータであるが、Toxは定数であるから、パラメータ抽出
あるいは最適化に何ら支障を与えるものではなく、従来
通りの手法で行なえる。
This equation (5) does not impair the basic characteristics of BSIM3 at all, and makes each term of K 1 and K 2 in equation (2) have Tox dependency. K 1 ', K 2 ' in the formula
Are constant parameters corresponding to K 1 / Tox and K 2 / Tox, respectively. Since Tox is a constant, it does not hinder parameter extraction or optimization and can be performed by a conventional method.

【0023】式(4),(5)において、Toxの変わり
に1/Coxを各項に含ませてもよく、そのその場合は定
数パラメータK1’、K2’、η’に代えて、K1×COX
に相当するK1''、K2×COXに相当するK2''、η×C
OXに相当するη''を定数パラメータとして使用する。
In the equations (4) and (5), 1 / Cox may be included in each term instead of Tox. In that case, constant parameters K 1 ', K 2 ' and η 'are replaced by K 1 x C OX
Equivalent to K 1 ″, K 2 × C OX equivalent K 2 ″, η × C
Η ″ corresponding to OX is used as a constant parameter.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明はVTHモデルなどにおいて、表面
的なモデル式上では考慮されていないTox又はCox依存
性を、VTHモデルの中の所定の各項にTox又はCoxを記
述することにより再現し、従来回路特性のTox依存性や
Cox依存性をシミュレーション解析する際に必要であっ
たToxやCox以外のパラメータの考慮という煩雑さを解
消させることができる。その結果、図2に示されるよう
にToxやCoxを変更してもK1、K2、ηをユーザが変更
することなくそのままシミュレーションを実行して正し
い結果を得ることができる。BSIM1〜3などのVTH
モデルに適用することによって、それらのモデルの精度
や特徴を全く損なわない形でTox依存性やCox依存性を
THモデル式に取り込むことができ、容易に、かつ、精
度よく回路特性のTox依存性やCox依存性を解析するこ
とができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention describes the Tox or Cox dependency which is not considered in the superficial model formula in the V TH model and the like, and describes Tox or Cox in each predetermined term in the V TH model. It is possible to eliminate the complexity of considering parameters other than Tox and Cox, which is required when performing simulation analysis of Tox dependency and Cox dependency of circuit characteristics. As a result, as shown in FIG. 2, even if Tox or Cox is changed, the simulation can be executed as it is without changing the K 1 , K 2 , and η by the user, and a correct result can be obtained. V TH such as BSIM1 to 3
By applying it to the models, the Tox dependence and the Cox dependence can be incorporated into the V TH model formula without impairing the accuracy and features of those models, and the Tox dependence of the circuit characteristics can be easily and accurately obtained. Sex and Cox dependence can be analyzed.

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

【図1】従来の方法においてToxを変更する場合の手順
を示すフローチャート図であり、(A)は正しい結果が
得られない場合、(B)は正しい結果が得られる場合を
それぞれ表わしている。
FIG. 1 is a flowchart showing a procedure for changing Tox in a conventional method, in which (A) shows a case where a correct result cannot be obtained and (B) shows a case where a correct result is obtained.

【図2】本発明においてToxを変更する場合の手順を示
すフローチャート図である。
FIG. 2 is a flowchart showing a procedure for changing Tox in the present invention.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 MOSFETのしきい値電圧をモデル式
を用いて計算する回路シミュレーション方法において、 前記モデル式は基板深さ方向及び基板チャネル方向の基
板不純物の不均一ドーピング効果を基板バイアスVBS
含む複数の項によって表現しており、 かつ、前記複数項のそれぞれがゲート絶縁膜厚TOX又は
ゲート絶縁膜容量COXをパラメータとして含んでいるこ
とを特徴とする回路シミュレーション方法。
1. A circuit simulation method for calculating a threshold voltage of a MOSFET using a model formula, wherein the model formula represents a non-uniform doping effect of a substrate impurity in a substrate depth direction and a substrate channel direction by a substrate bias V BS . The circuit simulation method is represented by a plurality of terms including, and each of the plurality of terms includes a gate insulating film thickness T OX or a gate insulating film capacitance C OX as a parameter.
【請求項2】 ドレイン誘導障壁低下効果をドレインバ
イアスを含む項によって表現しており、 かつ、前記項がゲート絶縁膜厚TOX又はゲート絶縁膜容
量COXをパラメータとして含んでいる請求項1に記載の
回路シミュレーション方法。
2. The drain induction barrier lowering effect is expressed by a term including a drain bias, and the term includes the gate insulating film thickness T OX or the gate insulating film capacitance C OX as a parameter. The described circuit simulation method.
【請求項3】 前記モデルはBSIM1モデル又はBS
IM2モデルが基になっているMOSFETモデルであ
り、 基板効果係数K1を含むべき第1の基板バイアス項にお
いては、係数としてK1に代わってK1/(ゲート絶縁膜
厚TOX)に相当するK1'を含み、パラメータとしてゲー
ト絶縁膜厚TOXを含み、 ソース・ドレイン空乏層電荷分割係数K2を含むべき第
2の基板バイアス項においては、係数としてK2に代わ
ってK2/(ゲート絶縁膜厚TOX)に相当するK2'を含
み、パラメータとしてゲート絶縁膜厚TOXを含み、 かつ、ドレイン誘導障壁低下効果係数ηを含むべきドレ
インバイアス項においては、係数としてηに代わってη
/(ゲート絶縁膜厚TOX)に相当するη'を含み、パラ
メータとしてゲート絶縁膜厚TOXを含んでいる請求項1
又は2に記載の回路シミュレーション方法。
3. The model is a BSIM1 model or a BS
This is a MOSFET model based on the IM2 model, and in the first substrate bias term that should include the substrate effect coefficient K 1 , it corresponds to K 1 / (gate insulating film thickness T OX ) instead of K 1 as a coefficient. include K 1 'to include the gate insulating film thickness T OX as a parameter, in the second substrate bias term should include source and drain depletion charge division factor K 2, K instead as coefficient K 2 2 / In the drain bias term that includes K 2 'corresponding to (gate insulating film thickness T OX ), includes the gate insulating film thickness T OX as a parameter, and includes the drain induction barrier lowering effect coefficient η, Η instead
2. The method includes η'corresponding to / (gate insulating film thickness T OX ) and including the gate insulating film thickness T OX as a parameter.
Alternatively, the circuit simulation method according to item 2.
【請求項4】 前記モデルはBSIM1モデル又はBS
IM2モデルが基になっているMOSFETモデルであ
り、 基板効果係数K1を含むべき第1の基板バイアス項にお
いては、係数としてK1に代わってK1×(ゲート絶縁膜
容量COX)に相当するK1''を含み、パラメータとして
ゲート絶縁膜容量COXを含み、 ソース・ドレイン空乏層電荷分割係数K2を含むべき第
2の基板バイアス項においては、係数としてK2に代わ
ってK2×(ゲート絶縁膜容量COX)に相当するK2''を
含み、パラメータとしてゲート絶縁膜容量COXを含み、 かつ、ドレイン誘導障壁低下効果係数ηを含むべきドレ
インバイアス項においては、係数としてηに代わってη
×(ゲート絶縁膜容量COX)に相当するη''を含み、パ
ラメータとしてゲート絶縁膜容量COXを含んでいる請求
項1又は2に記載の回路シミュレーション方法。
4. The model is a BSIM1 model or a BS.
The MOSFET model is based on the IM2 model, and in the first substrate bias term that should include the substrate effect coefficient K 1 , it corresponds to K 1 × (gate insulating film capacitance C OX ) instead of K 1 as a coefficient. include K 1 '' which comprises a gate insulating film capacitance C OX as a parameter, in the second substrate bias term should include source and drain depletion charge division factor K 2, K instead as coefficient K 2 2 In the drain bias term that includes K 2 ″ corresponding to × (gate insulating film capacitance C OX ), includes the gate insulating film capacitance C OX as a parameter, and includes the drain induction barrier lowering effect coefficient η, as a coefficient. η instead of η
3. The circuit simulation method according to claim 1, wherein η ″ corresponding to × (gate insulating film capacitance C OX ) is included, and the gate insulating film capacitance C OX is included as a parameter.
【請求項5】 前記モデルはBSIM3モデルが基にな
っているMOSFETモデルであり、 基板効果係数K1又はソース・ドレイン空乏層電荷分割
係数K2を含むべき3つの基板バイアス項においては、
係数としてK1に代わってK1/(ゲート絶縁膜厚TOX
に相当するK1'、K2に代わってK2/(ゲート絶縁膜厚
OX)に相当するK2'を含み、パラメータとしてゲート
絶縁膜厚TOXを含んでいる請求項1又は2に記載の回路
シミュレーション方法。
5. The model is a MOSFET model based on the BSIM3 model, and in three substrate bias terms that should include a substrate effect coefficient K 1 or a source / drain depletion layer charge splitting coefficient K 2 .
Instead of K 1 as a coefficient, K 1 / (gate insulating film thickness T OX )
The corresponding K 1 includes a ', instead of the K 2 K 2 corresponding to the K 2 / (gate insulating film thickness T OX)', the gate insulating film thickness T OX to claim 1 or 2 containing as a parameter The described circuit simulation method.
【請求項6】 前記モデルはBSIM3モデルが基にな
っているMOSFETモデルであり、 基板効果係数K1又はソース・ドレイン空乏層電荷分割
係数K2を含むべき3つの基板バイアス項においては、
係数としてK1に代わってK1×(ゲート絶縁膜容量
OX)に相当するK1''、K2に代わってK2×(ゲート
絶縁膜容量COX)に相当するK2''を含み、パラメータ
としてゲート絶縁膜容量COXを含んでいる請求項1又は
2に記載の回路シミュレーション方法。
6. The model is a MOSFET model based on the BSIM3 model, and in three substrate bias terms that should include a substrate effect coefficient K 1 or a source / drain depletion layer charge splitting coefficient K 2 .
K 1 instead of a coefficient K 1 corresponding to K 1 × (gate insulating film capacitance C OX) 'a'', K 2 in place of K 2 corresponding to the K 2 × (gate insulating film capacitance C OX)' 3. The circuit simulation method according to claim 1, wherein the circuit simulation method includes a gate insulating film capacitance C OX as a parameter.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100716912B1 (en) * 2004-06-30 2007-05-10 동부일렉트로닉스 주식회사 Method for simulating lateral double diffused metal oxide semiconductor transistor
US8447582B2 (en) 2009-09-25 2013-05-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Variation distribution simulation apparatus and method, and recording medium

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