專利名稱：檢測及建立應(yīng)用于噪聲的mos管模型的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及岸全測及建立應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法。
技術(shù)背景目前，電路中的元件都可能會產(chǎn)生各種各樣的噪聲。為了研究噪聲的規(guī) 律，通常是對于一個MOS管進行研究。MOS管可以被認為是一個微型的電 路結(jié)構(gòu)，包括各種各樣的電阻、電容和有源器件。對于MOS管來說，可能包 括柵極、源極及漏極上的熱噪聲，溝道中的熱噪聲和1/f噪聲，村底上的熱噪 聲和柵極上的感應(yīng)噪聲等。其中1/f噪聲一般來說是一種低頻噪聲，由于它的 增幅與頻率增幅成反比，故因此得名。1/f噪聲主要影響運行于低頻環(huán)境下的 電子器件，但是在一些射頻電路中，如混頻器、放大器和分頻器中，1/f噪聲 在高頻區(qū)域?qū)τ陔娐返挠绊懸苍絹碓酱螅赡軙?dǎo)致信噪比惡化等后果。對 于電路設(shè)計和電路分析來說，擁有一個能夠精確模擬噪聲的模型是非常重要 的。現(xiàn)今建立模型的方法，簡單地說是通過分析測量所得的數(shù)據(jù)，找到這些 數(shù)據(jù)的規(guī)律，例如受電壓或電流影響的變化，再用數(shù)學(xué)方法找到能夠描述這 種規(guī)律的方程。例如，國際標(biāo)準(zhǔn)書號為0-471-49869-6的一篇名為《Device Modeling for Analog and RF CMOS Circuit Design》的文獻提及了 一種MOS管 噪聲模型的電路，用一些電流參數(shù)來作為噪聲的主要相關(guān)因素，例如，用漏 極電流的二次方來作為MOS管溝道中1/f噪聲的主要相關(guān)因素，并通過結(jié)合 其他一些例如頻率、單位面積的柵極氧化層電容和溝道長度等來構(gòu)成方程描 述1/f噪聲的變化規(guī)律。而在電路設(shè)計和電路分析中， 一般是在一些例如直流、 交流、小信號和瞬態(tài)分析的模擬環(huán)境下，使用一些模擬軟件例如HSPICE，來模擬MOS管的噪聲。這些模擬軟件所包含的應(yīng)用于噪聲的MOS管模型是包 含噪聲模型文件的MOS管庫文件。而對于噪聲模擬來說，模型文件中描述噪 聲的方程所調(diào)用的噪聲參數(shù)以及庫文件中設(shè)定的所述噪聲參數(shù)的變化量通常 決定了噪聲模擬的精確性。因而在噪聲模擬中， 一些噪聲參數(shù)是能夠根據(jù)所 要模擬的MOS管確定的，例如前面提到的溝道長度，而另外一些例如庫文件 中設(shè)定的噪聲參數(shù)的變化量通常都是一些根據(jù)實際測量值調(diào)試得到的經(jīng)驗 值。目前，這些經(jīng)驗值大都是建立在少數(shù)幾個測量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的，并沒有 考慮到工藝生產(chǎn)中由于各種復(fù)雜因素，例如柵氧生長情況，而造成的噪聲特 性在晶圓之間、晶粒之間，以及不同批次之間的差異。當(dāng)電路設(shè)計人員需要 利用MOS管噪聲模型進行噪聲仿真來輔助設(shè)計的時候，并不能確定用于噪聲 仿真的模型夠不夠精確，而如果應(yīng)用了不夠精確的模型就會影響設(shè)計質(zhì)量。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決的問題就是現(xiàn)有應(yīng)用于噪聲的MOS管模型沒有考慮到噪聲 特性差異而不夠精確。不夠精確。為解決上述問題，本發(fā)明按以下步驟建立應(yīng)用于噪聲的MOS管模型，測量不同晶粒上的MOS管的噪聲；根據(jù)所得到的MOS管的噪聲數(shù)據(jù)，建立噪聲分布圖；至少添加一個噪聲模型文件中的噪聲參數(shù)的變化量到MOS管庫文件中 來對MOS管進行噪聲仿真；如果仿真結(jié)果不能夠覆蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)，則繼續(xù)改變噪聲參數(shù)的 變化量的值進行仿真直到仿真結(jié)果能夠覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)；如果仿真結(jié)果能夠覆蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)，則將相應(yīng)的噪聲參數(shù)的變化量的值代入到MOS管庫文件中作為應(yīng)用于噪聲的MOS管模型。為解決上述問題，本發(fā)明還提供了一種檢測應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的 方法，包括下列步驟，測量不同晶粒上的MOS管的噪聲；根據(jù)所得到的MOS管的噪聲數(shù)據(jù)，建立噪聲分布圖；應(yīng)用包含噪聲模型文件的MOS管庫文件作為MOS管噪聲仿真模型對于 MOS管進行噪聲仿真；如果仿真結(jié)果未覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)，則該MOS管模型不能很 精確地進行噪聲仿真；如果仿真結(jié)果覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)，則該MOS管模型能夠很精 確地進行噪聲仿真。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1. 本發(fā)明建立應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法以測量的不同晶粒上的MOS 管的噪聲值為原始數(shù)據(jù)，并建立分布圖來反映噪聲統(tǒng)計分布，考慮到了噪 聲特性的差異。再以調(diào)試的噪聲模型仿真值覆蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)為目 標(biāo)，因此建立的模型更接近真實情況，更為精確。2. 本發(fā)明檢測應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法以測量的不同晶粒上的MOS 管的噪聲值為原始數(shù)據(jù)，并建立分布圖來反映噪聲統(tǒng)計分布，考慮到了噪 聲特性的差異，并以此作為衡量噪聲模型精確度的標(biāo)準(zhǔn)，使得檢測方法更 客觀準(zhǔn)確。


圖1是本發(fā)明建立應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法流程圖；圖2是本發(fā)明實施例測量得到的NMOS管1/f噪聲與頻率關(guān)系圖； 圖3是圖2中挑選的4個1/f噪聲與頻率關(guān)系圖； 圖4是圖3的數(shù)據(jù)趨勢線圖；圖5是本發(fā)明實施例測量得到的PMOS管1/f噪聲與頻率關(guān)系圖； 圖6是圖5中挑選的4個1/f噪聲與頻率關(guān)系圖； 圖7是圖6的數(shù)據(jù)趨勢線圖； 圖8是現(xiàn)有模型仿真值與1/f噪聲分布比較圖； 圖9是本發(fā)明實施例模型仿真值與1/f噪聲分布比較圖； 圖IO是本發(fā)明實施例MOS管模型的庫文件； 圖11是本發(fā)明檢測應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法流程圖。
具體實施方式
本發(fā)明建立應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法在于以測量的噪聲值為原 始數(shù)據(jù)，并建立分布圖來反映噪聲統(tǒng)計分布，再以調(diào)試的噪聲模型仿真值覆 蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)為目標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上建立模型。本發(fā)明檢測應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法以測量的不同晶粒上的 MOS管的噪聲值為原始數(shù)據(jù)，并建立分布圖來反映噪聲統(tǒng)計分布，考慮到了 噪聲特性的差異，并以此作為衡量噪聲模型精確度的標(biāo)準(zhǔn)。正如之前所說的，MOS管的噪聲可以分為很多種類，下面通過對于一種 噪聲的建模步驟來使得本發(fā)明建立噪聲模型的方法更加清楚。參照圖l所示，本發(fā)明建立應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法包括如下步驟，步驟l，測量不同晶粒上的MOS管的噪聲。通常來說，從噪聲的表現(xiàn)形 式上大致可分為兩類，電壓噪聲和電流噪聲。因此，測量噪聲也往往是從這兩方面入手的。或者通過測量噪聲電壓來獲得噪聲的影響大小，或者通過測 量噪聲電流來獲得噪聲的影響大小。本實施例是通過建立應(yīng)用于1/f噪聲的MOS管模型的步驟來詳細說明的，因此測量點是從MOS管的電極入手，并且是從測量噪聲電流來得到噪聲的影響大小。本實施例為了達到體現(xiàn)噪聲分布的目的，因此在選取測量點上也與以往有所不同。本實施例挑選不同晶圓的不同晶粒上的MOS管作為測量 的對象，原因是因為生產(chǎn)工藝的偏差，即使是同一片晶圓上的不同晶粒上的 MOS管，它們之間的性能也會有所差異，更不用說是不同晶圓上的了，因此 這樣選取MOS管的好處就是能夠比較充分地覆蓋到了工藝偏差的情況，使得 測量的數(shù)據(jù)更能代表MOS管性能差異的離散情況。本實施例測量MOS管的1/f噪聲的步驟如下，首先挑選不同晶圓的20 個晶粒上，溝道寬度為10um,溝道長度為0.13um的NMOS管為測量用MOS 管，所述的20個晶?？梢允菑?個晶圓上各挑4個晶粒，也可以是從10個 晶圓上各挑2個，如之前所說的是為了比較充分地覆蓋到工藝偏差的情況。然后，給所要測量的NMOS管加上一定的偏置電壓。根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人 員的公知常識，MOS管處于不同的偏置電壓下，會有不同的電學(xué)表現(xiàn)，因而 噪聲也會隨著偏置電壓的不同而不同。對于MOS管來說，根據(jù)偏置電壓的不 同，可分為三個工作模式截止區(qū)、線性區(qū)和飽和區(qū)。以NMOS管為例，當(dāng) NMOS管的柵-源電壓小于NMOS管的閾值電壓時，NMOS管源極和漏極之 間的受控區(qū)^皮耗盡，溝道中沒有載流子流動，NMOS管截止。當(dāng)NMOS管的 柵-源電壓大于NMOS管的閾值電壓時，NMOS管表面的中間帶隙能量低于 費米能級，導(dǎo)致表面電勢變?yōu)檎挡⒁鸨砻娣葱汀?一旦表面建立了反型層， 源極和漏極之間就形成了能傳導(dǎo)漏極電流的n型溝道。此時，當(dāng)漏-源電壓 為零時，反型溝道區(qū)存在熱平衡，并且漏極電流為零，而當(dāng)漏-源電壓大于 零時，在源極和漏極之間的傳導(dǎo)區(qū)就傳導(dǎo)正比于漏-源電壓的漏極電流。溝道形成了源極和漏極之間連續(xù)的電流通路，NMOS管工作于線性區(qū)。但隨著 漏極電壓的增大，在漏極終端反型層的電荷和溝道深度開始下降。最終，當(dāng) 漏-源電壓等于漏-源飽和電壓的時候，漏極反型層電荷減為零，稱作夾斷 點。此時，鄰近漏極形成耗盡的表面區(qū)，并且隨著漏極電壓的增大，此耗盡區(qū)開始向源極延伸，NMOS管工作于飽和區(qū)。在實際測量噪聲時，為了測量數(shù)據(jù)的全面性，應(yīng)在線性區(qū)和飽和區(qū)分別設(shè)定不同的偏置電壓環(huán)境進行測量。本實施例為了使敘述更加簡潔，就選取一種使得MOS管工作在飽和區(qū)的偏置 電壓為例。偏置電壓設(shè)定如下使得柵-源電壓為1.5V，漏-源電壓為1.5V， 基-源電壓為0V,并且在4Hz的頻率下，采用之前提到的利用漏才及電流的二 次方來作為MOS管溝道中1/f噪聲的主要相關(guān)因素的方法，通過測量NMOS 管的漏極電流波動得到該NMOS管的漏極電流噪聲功率譜密度(drain current noise power spectral density, Sid)來表示1/f噪聲。隨后，保持相同的NMOS管的偏置電壓，通過改變頻率來得到不同頻率 下該NMOS管的1/f噪聲，頻率范圍從4Hz 100kHz。接下來，調(diào)換所測量的 NMOS管，選取其他晶粒上的NMOS管作為測量對象，j呆持與上述NMOS 管相同的偏置電壓，同樣在4Hz 100kHz的頻率范圍內(nèi)，得到對應(yīng)的1/f噪聲。 并且以頻率為橫坐標(biāo)，以所測得的20個不同晶粒上NMOS管的漏極電流噪聲 功率譜密度為橫坐標(biāo)，得到NMOS管的1/f噪聲隨頻率變化的關(guān)系圖。圖2 就是所述的關(guān)系圖。更進一步來說，上述測量1/f噪聲過程中挑選的晶粒的數(shù)量和挑選的 MOS管的溝道寬度和溝道長度都可以根據(jù)實際的需要選用合適的值，例如， 挑選更多數(shù)量的晶粒也將會使得所測量的數(shù)據(jù)范圍更大，相對來說建立的模 型也會更精確。當(dāng)然，也可以設(shè)定其他偏置電壓環(huán)境來測量NMOS管的1/f噪 聲，例如，使得柵-源電壓為0.8V,漏-源電壓為0.3V,基-源電壓為0V, 來測量NMOS管工作在線性區(qū)的1/f噪聲；使得柵-源電壓為1.2V,漏-源電壓為1.2V,基-源電壓為0V,來測量NMOS管工作在飽和區(qū)的1/f噪聲。接著，參照上述測量NMOS管1/f噪聲的方法，挑選不同晶圓上的20個 晶粒上的PMOS管為測量對象，選取溝道寬度為10um,溝道長度為0.13um 的PMOS管，給該PMOS管加上偏置電壓，使得柵-源電壓為-1.5V,漏-源 電壓為-1.5V,基-源電壓為0V, PMOS管工作在飽和區(qū)，并且在4Hz的頻 率下，通過測量PMOS管的漏極電流波動得到該PMOS管的漏極電流噪聲功 率譜密度Sid來表示1/f噪聲。隨后，保持相同的PMOS管的偏置電壓，通過改變頻率來得到不同頻率 下該PMOS管的1/f噪聲，頻率范圍從4Hz 100kHz。接下來，調(diào)換所測量的 PMOS管，選取其他晶粒上的PMOS管作為測量對象，保持與上述PMOS管 相同的偏置電壓，同樣在4Hz 100kHz的頻率范圍內(nèi)，得到對應(yīng)的1/f噪聲。 并且以頻率為^f黃坐標(biāo)，以所測得的20個不同晶粒上PMOS管的漏^l電流噪聲 功率譜密度為橫坐標(biāo)，得到PMOS管的1/f噪聲隨頻率變化的關(guān)系圖。圖5 是所述的關(guān)系圖。當(dāng)然，在測量PMOS管的1/f噪聲的時候，也可以設(shè)定其他偏置電壓環(huán) 境來測量PMOS管的1/f噪聲，例如，使得柵-源電壓為-0.8V,漏-源電壓 為-0.3V,基-源電壓為OV,來測量PMOS管工作在線性區(qū)的1/f噪聲；使得 柵-源電壓為-1.2V,漏-源電壓為-1.2V,基-源電壓為0V,來測量PMOS 管工作在飽和區(qū)的1/f噪聲。步驟2,根據(jù)所得到的MOS管的噪聲值，建立噪聲分布圖。本實施例中， 根據(jù)步驟1的測量步驟，分別得到了 20條NMOS管的1/f噪聲隨頻率變化的 關(guān)系曲線和20條PMOS管的1/f噪聲隨頻率變化的關(guān)系曲線。為了使圖2和 圖5所反映的情況更加清晰，分別從圖2和圖5中隨機選取4根曲線，得到 如圖3和圖6所示的曲線圖，并對這兩張圖中的曲線提取趨勢線，得到圖4和圖7。而結(jié)合圖2、圖3、圖4可以看到各個NMOS管的關(guān)系曲線的斜率幾 乎相同，結(jié)合圖5、圖6、圖7可以看到，各個PMOS管的關(guān)系曲線的斜率也 幾乎相同，而斜率則代表著NMOS管或PMOS管的1/f噪聲對頻率的敏感度， 這說明了各個不同晶粒上的NMOS管或PMOS管的1/f噪聲對頻率的敏感度 大致相同。然而圖2、圖3、圖4中各個NMOS管關(guān)系曲線上的數(shù)據(jù)點相對于 的x軸的距離卻有不同，圖5、圖6、圖7中各個PMOS管關(guān)系曲線上的數(shù)據(jù) 點相對于的x軸的距離也有不同，而相對于x軸的距離則代表了 1/f噪聲的在 某一個頻率上的大小，從而也反映了前面所說的由于工藝偏差，各個NMOS 管或PMOS管在某一個頻率上的1/f噪聲的大小不盡相同。因此，現(xiàn)在就需要 把這些噪聲隨各個NMOS管或PMOS管的不同而變化的情況反映在一張圖 上，其中最清楚的方法就是選定一個頻率，然后將這一頻率上對應(yīng)的NMOS 管和PMOS管的1/f噪聲擇取出來，建立一張分布圖。因為如之前所說的， 圖2、圖3、圖4中各個NMOS管的1/f噪聲對頻率的敏感度幾乎相同，圖5、 圖6、圖7中各個PMOS管的1/f噪聲對頻率的敏感度幾乎相同，因此也可以 認為各個NMOS管或PMOS管的1/f噪聲在不同頻率上的相對變化情況幾乎 相同。本實施例中，選取頻率為10kHz頻率下對應(yīng)的NMOS管和PMOS管的 1/f噪聲，并且以NMOS管在10kHz頻率下的1/f噪聲為4黃坐標(biāo)，以PMOS管 在10kHz頻率下的1/f噪聲為縱坐標(biāo)建立10kHz頻率下MOS管的1/f噪聲分 布圖，根據(jù)該方法建立的1/f噪聲分布圖如圖8所示。當(dāng)然，也可以PMOS 管的l/f噪聲為橫坐標(biāo)，以NMOS管的1/f噪聲為縱坐標(biāo)，這都不影響l/f噪 聲的分布情況。然后，以現(xiàn)有模型進行仿真，例如BSIM3模型，得到四個 MOS管的極限情況下的1/f噪聲，這四個MOS管的極限情況分別是FF -快 NMOS快PMOS 、 SS -慢NMOS慢PMOS 、 FNSP -快NMOS慢PMOS 、 SNFP -慢NMOS快PMOS,并根據(jù)這四個MOS管的極限情況下的1/f噪聲劃出一li個1/f噪聲的變化范圍，如圖4所示。但是從圖8中可以看到，在10kHz頻率 下測量得到的NMOS管和PMOS管的1/f噪聲倒有大部分是在現(xiàn)有BSIM3模 型的四個MOS管的極限情況劃定的變化范圍之外的，因此，現(xiàn)有BSIM3模 型并不能覆蓋噪聲分布圖的數(shù)據(jù)，所以不夠精確。步驟3,至少添加一個噪聲模型文件中的噪聲參數(shù)的變化量到MOS管庫 文件中來對MOS管進行噪聲仿真。分析本實施例中所用的BSIM3模型不能 覆蓋噪聲分布圖的數(shù)據(jù)的原因是模型文件中噪聲參數(shù)設(shè)定的值不夠準(zhǔn)確，因 此為了使得四個MOS管的極限情況劃定的變化范圍能夠覆蓋噪聲分布圖的 數(shù)據(jù)，就需要對于MOS管庫文件中的噪聲參數(shù)的變化量進行設(shè)定。由于1/f 噪聲通常與氧化層的制造工藝有一定的關(guān)系，因此可以通過調(diào)整描述氧化層 的相關(guān)參數(shù)來達到覆蓋的目的。例如，對于BSIM3模型，通過分析噪聲模型 文件中的噪聲關(guān)系式可以得到，與1/f噪聲相關(guān)的參數(shù)有noia、 noib 、 noic 、 em和ef。 /人中選取noib和em,在庫文件中添加noib和em的變化量，對于 noib和em的變化量賦初值，然后進行噪聲仿真，同樣是如步驟2中的那樣， 目的是仿真得到四個MOS管的極限情況FF、 SS、 FNSP和SNFP下的1/f噪 聲。因為現(xiàn)在所得的1/f噪聲的分布圖是在10kHz的頻率下的，因此進行噪聲 仿真的頻率也設(shè)定在10kHz。步驟4,判斷仿真結(jié)果能否覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)。將步驟3中所 得到的10kHz的頻率下四個MOS管的^L限情況FF、 SS、 FNSP和SNFP下的 1/f噪聲作為四個頂點，劃出10kHz的頻率下1/f噪聲的變化范圍，并將之與 測量所得的10kHz頻率下MOS管的1/f噪聲分布圖作比較，看仿真結(jié)果的變 化范圍能否覆蓋測量所得的噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)。步驟5,如果仿真結(jié)果未覆蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)，則繼續(xù)改變噪聲參數(shù) 的變化量的值進行仿真直到仿真結(jié)果能夠覆蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)。對于本 實施例來說，如果之前在10kHz的頻率下仿真得到的四個MOS管的極限情況FF、 SS、 FNSP和SNFP下的1/f噪聲所劃分的范圍不能夠覆蓋測量所得的 10kHz頻率下MOS管的1/f噪聲分布圖的數(shù)據(jù)，則重新設(shè)定庫文件中noib和 em的變化量的值，繼續(xù)進行仿真。例如，多設(shè)定幾個noib和em的值得到FF 下的仿真值來觀察FF下的仿真值根據(jù)noib和em的值的不同在噪聲分布圖上 的移動趨勢，從而找到能使得FF向著有利于覆蓋測量數(shù)據(jù)方向移動的noib 和em的值。同樣地，對于SS、 FNSP和SNFP也是釆用類似的方法得到相應(yīng) 的noib和em的值。步驟6,如果仿真結(jié)果能夠覆蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)，則將相應(yīng)的噪聲變 化量的值代入到MOS管庫文件中作為應(yīng)用于噪聲的MOS管模型。如圖9所 示的情況就是仿真結(jié)果能夠覆蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)的情況，從圖9中可以 看到，10kHz下的PMOS管和NMOS管的1/f噪聲分布數(shù)據(jù)完全在模型仿真 的四個MOS管的極限情況FF、 SS、 FNSP和SNFP下的1/f噪聲為頂點組成 的四邊形內(nèi)。因此，可以將此時的噪聲參數(shù)noib和em的變化量的值代入到 BSIM3模型中。而此時BSIM3模型的庫文件如圖10所示，庫文件中 DNOIB_N12和DEM—N12就是在庫文件中添力。的noib和em的變化量。FF、 SS、 FNSP、 SNFP就是所述的四個MOS管的極限情況。由于前面所說的圖2和圖3中各個MOS管的1/f噪聲對頻率的敏感度幾 乎相同，因此也可以認為各個MOS管的1/f噪聲在不同頻率上的相對變化情 況幾乎相同。所以，也可以將這個模型推廣到適用于各個頻率的情況。通過上述的實施例可以看到，通過添加BSIM3模型的兩個噪聲參數(shù)noib 和em的變化量來使得MOS管噪聲仿真結(jié)果構(gòu)成的變化范圍能夠覆蓋噪聲分 布圖中的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，達到這種目的的方法并不只有一種，如之前所說的， 在測量的時候就可以設(shè)置不同的偏置電壓對于噪聲進行測量，在建立分布圖 的時候也可以選取更多不同頻率下的數(shù)據(jù)，而在仿真時可以進行改變的噪聲 參數(shù)的變化量也不局限于noib和em兩個。而本實施例所采用的方法也不僅僅適用于BSIM3模型，因為正如之前所說的，對于噪聲模型來說，都是一些包含參數(shù)的描述噪聲特性的方程。因此，本實施例的方法同樣適合SPICE2和 BSIM4等其他噪聲模型?；谝陨系姆治?，本實施例釆用的方法還可以擴展到對于其他類型的噪聲，例如熱噪聲的建模上。另外，在應(yīng)用噪聲仿真來進行輔助設(shè)計時，選用一個能夠精確仿真噪聲 的模型對于設(shè)計質(zhì)量的好壞也是比較重要的，因此如果有一個能夠檢測噪聲 模型的方法對于噪聲模型進行檢測將有助于設(shè)計。本發(fā)明檢測應(yīng)用于噪聲的 MOS管模型的方法如圖11，包括，步驟21,測量不同晶粒上的MOS管的噪聲。如前所述，因為生產(chǎn)工藝 的偏差，即使是同一片晶圓上的不同晶粒上的MOS管，它們之間的性能也會 有所差異，更不用說是不同晶圓上的了，因此這樣選取MOS管的好處就是能 夠比較充分地覆蓋到了工藝偏差的情況，使得測量的數(shù)據(jù)更能代表MOS管性 能差異的離散情況。因此，本步驟其實是測量不同晶粒上的NMOS管和PMOS 管的噪聲。因為噪聲的種類很多，而對于每一種噪聲都有其自己的測量方法， 這些都是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，例如NMOS管的1/f噪聲就可以通過在 NMOS管工作在線性區(qū)或飽和區(qū)的時候，在4Hz 100kHz的頻率范圍內(nèi)，測 量NMOS管的漏極電流波動得到該NMOS管的漏極電流噪聲功率譜密度 (drain current noise power spectral density, Sid)來表示1/f ""朵聲。步驟22,根據(jù)所得到的MOS管的噪聲數(shù)據(jù)，建立噪聲分布圖。本步驟 建立噪聲分布圖的方法如之前所述的，以所測得的PMOS管的噪聲數(shù)據(jù)為縱 坐標(biāo)，以所測得的NMOS管的噪聲數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，建立MOS管的噪聲分布 圖。當(dāng)然，也可以PMOS管的噪聲數(shù)據(jù)為橫坐標(biāo)，以NMOS管的噪聲數(shù)據(jù)為 縱坐標(biāo)，這都不影響噪聲的分布情況。步驟23,用包含噪聲模型文件的MOS管庫文件作為MOS管噪聲仿真模 型對于MOS管進行噪聲仿真。本步驟采用本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，以現(xiàn)有的包含噪聲模型文件的MOS管庫文件在步驟21測量噪聲的條件下，對于MOS進行仿真，得到該MOS管的噪聲仿真數(shù)據(jù)。其中為了使得仿真的效率 更高， 一般是仿真FF -快NMOS快PMOS、 SS -慢NMOS慢PMOS、 FNSP -快NMOS慢PMOS、 SNFP -慢NMOS快PMOS這四種極限情況下的MOS 管噪聲。步驟24,判斷仿真結(jié)果能否覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)。將步驟23中 所得到的四個MOS管的極限情況FF、 SS、 FNSP和SNFP下的噪聲數(shù)據(jù)作為 四個頂點，劃出噪聲的變化范圍，并將之與測量所得的噪聲分布圖作比較， 看仿真結(jié)果的變化范圍能否覆蓋測量所得的噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)。步驟25,如果仿真結(jié)果未覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)，則該MOS管 模型不能很精確地進行噪聲仿真。以步驟23所得到的四種極限情況下的噪聲 仿真數(shù)據(jù)為頂點得到一個四邊形，看能否覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)。如果未覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)，說明噪聲模型的仿真值不能將所測量的 噪聲數(shù)據(jù)包括在內(nèi)，所以噪聲模型不精確。步驟26,如果仿真結(jié)果覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)，則該MOS管模 型能夠很精確地進行噪聲仿真。如果仿真結(jié)果覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)， 說明噪聲模型的仿真值能夠?qū)⑺鶞y量的噪聲數(shù)據(jù)包括在內(nèi)，也就是能夠涵蓋 噪聲特性的變化，因此噪聲模型夠精確。綜上所述，本發(fā)明建立應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法以測量的噪聲值 為原始數(shù)據(jù)，并建立分布圖來反映噪聲統(tǒng)計分布，考慮到了噪聲特性的差異， 再以調(diào)試的模型仿真值覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)為目標(biāo)，因此建立的模 型更接近真實情況，更為精確。本發(fā)明檢測應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法 以測量的不同晶粒上的MOS管的噪聲值為原始數(shù)據(jù)，并建立分布圖來反映噪 聲統(tǒng)計分布，考慮到了噪聲特性的差異，并以此作為衡量噪聲模型精確度的 標(biāo)準(zhǔn)，使得檢測方法更客觀準(zhǔn)確。
權(quán)利要求
1.一種建立應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法，其特征在于，包括下列步驟，測量不同晶粒上的MOS管的噪聲；根據(jù)所得到的MOS管的噪聲數(shù)據(jù)，建立噪聲分布圖；至少添加一個噪聲模型文件中的噪聲參數(shù)的變化量到MOS管庫文件中來對MOS管進行噪聲仿真；如果仿真結(jié)果未覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)，則繼續(xù)改變噪聲參數(shù)的變化量的值進行仿真直到仿真結(jié)果能夠覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)；如果仿真結(jié)果覆蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)，則將相應(yīng)的噪聲參數(shù)的變化量的值代入到MOS管庫文件中作為應(yīng)用于噪聲的MOS管模型。
2. 如權(quán)利要求1所述的建立噪聲模型的方法，其特征在于，所述噪聲為PMOS 管或NMOS管的1/f噪聲。
3. 如權(quán)利要求2所述的建立噪聲模型的方法，其特征在于，所述的l/f噪聲 是從不同晶圓的不同晶粒上的PMOS管或NMOS管上測得的。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的建立噪聲模型的方法，其特征在于，測量PMOS 管或NMOS管1/f噪聲的頻率范圍為4Hz 100kHz。
5. 如權(quán)利要求4所述的建立噪聲模型的方法，其特征在于，PMOS管或NMOS 管的1/f噪聲是在線性區(qū)或飽和區(qū)下測量的。
6. 如權(quán)利要求5所述的建立噪聲模型的方法，其特征在于，通過測量PMOS 管或NMOS管的漏極電流波動得到所述PMOS管或NMOS管的漏極電流 噪聲功率i普密度來表示PMOS管或NMOS管的1/f噪聲。
7. 如權(quán)利要求6所述的建立噪聲模型的方法，其特征在于，所述噪聲分布圖 是以NMOS管的1/f噪聲為橫坐標(biāo)，以PMOS管的1/f噪聲為縱坐標(biāo)或者 以PMOS管的1/f噪聲為橫坐標(biāo)，以NMOS管的1/f噪聲為縱坐標(biāo)建立的。
8. —種檢測應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法，其特征在于，包括下列步驟，測量不同晶粒上的MOS管的噪聲；根據(jù)所得到的MOS管的噪聲數(shù)據(jù)，建立噪聲分布圖；應(yīng)用包含噪聲模型文件的MOS管庫文件作為MOS管噪聲仿真模型對于 MOS管進行噪聲仿真；如果仿真結(jié)果未覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)，則該MOS管才莫型不能很 精確地進行噪聲仿真；如果仿真結(jié)果覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)，則該MOS管模型能夠很精 確地進行噪聲仿真。
9. 如權(quán)利要求8述的建立噪聲模型的方法，其特征在于，所述噪聲為PMOS 管或NMOS管的1/f噪聲。
10. 如權(quán)利要求9述的建立噪聲模型的方法，其特征在于，所述的l/f噪聲是 從不同晶圓的不同晶粒上的PMOS管或NMOS管上測得的。
11. 如權(quán)利要求8或9述的建立噪聲模型的方法，其特征在于，測量PMOS管 或NMOS管1/f噪聲的頻率范圍為4Hz 100kHz。
12. 如權(quán)利要求11的建立噪聲模型的方法，其特征在于，PMOS管或NMOS 管的1/f噪聲是在線性區(qū)或飽和區(qū)下測量的。
13. 如權(quán)利要求12的建立噪聲模型的方法，其特征在于，通過測量PMOS管 或NMOS管的漏極電流波動得到所述PMOS管或NMOS管的漏極電流噪 聲功率譜密度來表示PMOS管或NMOS管的1/f噪聲。
14. 如權(quán)利要求13的建立噪聲模型的方法，其特征在于，所述噪聲分布圖是 以NMOS管的1/f噪聲為橫坐標(biāo)，以PMOS管的1/f噪聲為縱坐標(biāo)或者以 PMOS管的1/f噪聲為橫坐標(biāo)，以NMOS管的1/f噪聲為縱坐標(biāo)建立的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種建立應(yīng)用于噪聲的MOS管模型的方法，包括，測量不同晶粒上的MOS管的噪聲；根據(jù)所得到的MOS管的噪聲值，建立噪聲分布圖；至少添加一個原有噪聲模型文件中的噪聲參數(shù)的變化量到MOS管庫文件中來對MOS管進行噪聲仿真；如果仿真結(jié)果不能夠覆蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)，則繼續(xù)改變噪聲參數(shù)的變化量的值進行仿真直到仿真結(jié)果能夠覆蓋噪聲分布圖中的噪聲數(shù)據(jù)；如果仿真結(jié)果能夠覆蓋噪聲分布圖中的數(shù)據(jù)，則將相應(yīng)的噪聲參數(shù)的變化量的值代入到MOS管庫文件中作為應(yīng)用于噪聲的MOS管模型。通過本發(fā)明方法得到的應(yīng)用于噪聲的模型能夠較精確地模擬真實情況。
文檔編號G06F17/50GK101329695SQ200710042459
公開日2008年12月24日 申請日期2007年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月22日
發(fā)明者趙芳芳, 黃俊誠 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司