專利名稱：一種soinmos總劑量輻照建模方法
技術領域：
本發(fā)明涉及提參建模技術領域，特別涉及一種SOI NMOS總劑量輻照建模方法。
背景技術：
集成電路設計的好壞強烈地依賴于其所使用的器件模型參數(shù)，因此提取一套好的模型參數(shù)顯得非常重要。一套好的模型參數(shù)要求準確、快速、收斂性好，參數(shù)易提取。人們對常態(tài)下半導體器件的模型研究很多，目前存在的模型有BSIM、PSP、HISIM、EKV等。而且目前的商用提參軟件也都可以對這些標準模型進行自動提取?？倓┝啃侵府斊骷掷m(xù)受到電離輻射時，器件的閾值電壓發(fā)生漂移、跨導降低、亞閾值電流增大、低頻噪聲增大等現(xiàn)象。它主要是由電離輻射在氧化層中以及氧化層/ 硅界面產生的電荷和缺陷引起。由于總劑量效應對器件性能影響很大，所以有必要對其建模并提取參數(shù)，用來預測器件以及電路在總劑量輻照后的性能。目前存在的SOI NMOS總劑量輻照模型都集中在對體偏(體端所加電壓)為OV時， 閾值電壓和遷移率隨輻照劑量的變化進行建模。然而在不同的體偏下，閾值電壓和遷移率隨輻照劑量的變化差距很大，因此我們有必要對此進行建模。另外，目前存在的SOI NMOS 總劑量輻照模型都沒有對漏電的變化進行建模，然而測試發(fā)現(xiàn)漏電的變化對電路的影響也很大，因此我們也有必要對此進行建模。目前存在的建模方法一般都是在模型源代碼中添加參數(shù)，并且修改公式。這種方法要求對源代碼非常熟悉而且參數(shù)提取復雜，很難用商用的提參軟件進行提取，這就使得提參工作變得非常繁重。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有建模方法參數(shù)提取復雜，難于使用提參軟件實現(xiàn)參數(shù)提取等問題， 本發(fā)明提供了一種SOI NMOS總劑量輻照建模方法，所述方法包括獲取SOI NMOS輻照前模型參數(shù)，并在所述模型參數(shù)中加入與總劑量相關的參數(shù)， 形成含有未知參數(shù)的SOI NMOS總劑量輻照模型；獲取所述SOI NMOS總劑量輻照模型中未知參數(shù)的數(shù)值，形成最終的總劑量輻照模型。所述獲取SOI NMOS輻照前模型參數(shù)的步驟具體包括對SOI NMOS進行輻照前數(shù)據(jù)的測量；使用提參軟件在得到的輻照前數(shù)據(jù)中進行參數(shù)提取，得到SOI NMOS輻照前模型參數(shù)。所述使用提參軟件在得到的輻照前數(shù)據(jù)中進行參數(shù)提取的步驟具體包括選擇一個標準SOI模型；導入測量得到的輻照前數(shù)據(jù)；提取出輻照前模型參數(shù)。
所述輻照前模型參數(shù)包括體偏為OV時的閾值電壓、一級體效應系數(shù)、二級體效應系數(shù)、遷移率、一級遷移率退化系數(shù)和二級遷移率退化系數(shù)。所述在所述模型參數(shù)中加入與總劑量相關的參數(shù)的步驟具體為在所述模型參數(shù)的基礎上以子電路的形式加入相關參數(shù)隨SOI NMOS總劑量輻照變化的函數(shù)。所述函數(shù)包括閾值電壓、遷移率參數(shù)在不同體偏下隨SOI NMOS總劑量輻照變化的函數(shù)，以及漏電流在不同體偏下隨SOI NMOS總劑量輻照的變化函數(shù)。所述獲取所述SOI NMOS總劑量輻照模型中未知參數(shù)的數(shù)值，形成最終的總劑量輻照模型的步驟具體包括對所述SOI NMOS進行總劑量輻照；對所述SOI NMOS進行輻照后數(shù)據(jù)的測量；使用提參軟件在得到的輻照后數(shù)據(jù)中進行參數(shù)提取，得到所述總劑量輻照模型中的未知參數(shù)值，從而形成最終的總劑量輻照模型。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明提供的SOI NMOS總劑量輻照建模方法包括兩部分一部分是閾值電壓、遷移率等參數(shù)在不同體偏下隨SOI NMOS總劑量輻照變化；另一部分是一個由SOI NMOS輻照總劑量和體偏控制的電流源構成的，用來體現(xiàn)漏電流在不同體偏下隨SOI NMOS總劑量輻照的變化。通過這種建模方法，使得總劑量輻照模型更加全面可靠；另外，本發(fā)明還實現(xiàn)了對新加模型參數(shù)提取的自動化，使得復雜的提參建模變得更加簡單和高效。


圖1是本發(fā)明實施例提供的SOI NMOS總劑量輻照建模的原理框圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的SOI NMOS總劑量輻照建模的方法流程圖；圖3是本發(fā)明實施例用MBP進行輻照前參數(shù)提取時選取標準模型的界面示意圖；圖4是本發(fā)明實施例用MBP進行輻照前參數(shù)提取時導入輻照前數(shù)據(jù)的界面示意圖；圖5是測試數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)總劑量輻照模型模擬對比曲線示意圖；圖6是測試數(shù)據(jù)與本發(fā)明實施例提出的總劑量輻照模型模擬對比曲線示意圖。
具體實施例方式為了深入了解本發(fā)明，下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。參見圖1和圖2，本發(fā)明實施例提供了一種SOI NMOS總劑量輻照提參建模的方法， 包括如下步驟步驟101 對SOI NMOS進行輻照前數(shù)據(jù)的測量，得到不同體偏下的漏電流-柵電壓曲線以及不同柵電壓下的漏電流-漏電壓曲線等；本實施例中，使用半導體參數(shù)測試儀4200進行測量，測量得到的數(shù)據(jù)作為后續(xù)建立輻照總劑量模型的基礎數(shù)據(jù)使用；步驟102 使用提參軟件MBP在得到的SOI NMOS輻照前數(shù)據(jù)中進行參數(shù)提取，得到SOI NMOS輻照前模型參數(shù)；首先，選擇一個標準SOI模型，如圖3所示；然后，導入測量得到的輻照前數(shù)據(jù)，如圖4所示；最后，進行參數(shù)提取，參數(shù)提取可以手動提取，也可以先利用MBP軟件自動提取， 然后再手動調節(jié)；本步驟中，標準SOI模型的選擇、輻照前數(shù)據(jù)的導入和參數(shù)的提取都是通過MBP軟件來實現(xiàn)的；輻照前模型參數(shù)包括體偏為OV時的閾值電壓(VthO)、一級體效應系數(shù)(kl)、二級體效應系數(shù)(k2)、遷移率(UO)、一級遷移率退化系數(shù)(ua)、二級遷移率退化系數(shù)(Ub)等參數(shù)；步驟103 在得到的輻照前模型參數(shù)中加入與SOI NMOS總劑量相關的參數(shù)，形成含有未知參數(shù)的SOI NMOS總劑量輻照模型；在輻照前模型參數(shù)中加入與SOI NMOS總劑量相關的參數(shù)，這些參數(shù)體現(xiàn)了閾值電壓、遷移率以及漏電流等隨SOI NMOS總劑量變化的趨勢，形成了含有未知參數(shù)的SOI NMOS 總劑量輻照模型；這些參數(shù)是在輻照前模型參數(shù)的基礎上以子電路的形式加入相關參數(shù)隨 SOI NMOS總劑量輻照變化的函數(shù)，主要包括兩部分一部分是閾值電壓、遷移率等參數(shù)在不同體偏下隨SOI NMOS總劑量輻照變化的函數(shù)；另一部分是一個由SOI NMOS輻照總劑量和體偏控制的電流源構成的，用來體現(xiàn)漏電流在不同體偏下隨SOI NMOS總劑量輻照的變化函數(shù)；在此，以下述代碼為例對此進行說明.paramal = a2 =？a3 =
+a4 = a5 =？a6 =
+bl = klO ==0.53547 k20 = 2. 99926E-2
+vthOO ==0.714641ubO =1.78982E-18
.subcktnmos dgsepw ='IOu'I=' 0. 35u' Dose = 0. 5
.param
+kl ='klO+al氺Dose'k2 ='k20+a2*Dose' vthO = ' vth00+a3*Dose'
+ub ='ubO+a4*Dose'a7 ='a6*Dose' a8 = ' a5*Dose'
+b2 ='bl氺Dose'
Mldgsepnmos_pre w = w1 = 1
Gld ρ poly (1)ps a7 a8 1b2
.modelnmos_pre nmos
氺氺氺氺氺Flag Parameter***
+level :=57
.ends nmos
上述代碼中，al、a2、a3、a4、a5、a6、bl 為未知參數(shù)；klO、k20、vthOO、ubO 分
別為輻照前kl、k2、vthO以及ub的值；Dose為輻照劑量，輻照劑量為一個正實數(shù)，單位為Mrad(Si)，即兆拉德(硅)；輻照后這些參數(shù)值會發(fā)生變化，與總劑量的關系可以用 kl = ‘ klO+al氺Dose ‘ > k2 = ‘ k20+a2*Dose ‘ 、vthO = ‘ vth00+a3*Dose ‘以及 ub =‘ubO+a4*Dose'來表示；漏電的變化是通過電流源Gl來實現(xiàn)，它與體偏以及總劑量相關；上述代碼代表的是溝道寬度w = 10um、溝道長度1 = 0. 35um的SOI NMOS總劑量輻照模型；步驟104 對SOI NMOS進行總劑量輻照后數(shù)據(jù)的測量，得到輻照后數(shù)據(jù)；先對SOI NMOS進行總劑量輻照，然后使用半導體參數(shù)測試儀4200測量其在不同體偏下的漏電流-柵電壓曲線以及不同柵電壓下的漏電流-漏電壓曲線等，獲得輻照后數(shù)據(jù)；步驟105 使用提參軟件MBP在得到的SOI NMOS輻照后數(shù)據(jù)中進行參數(shù)提取，得到SOI NMOS總劑量輻照模型中的未知參數(shù)值；提參軟件MBP根據(jù)SOI NMOS的輻照后數(shù)據(jù)，提取出總劑量輻照模型中的未知參數(shù)值；假設上述代碼代表的SOI NMOS總劑量輻照模型輻照后數(shù)據(jù)kl = 0. 838836，那么軟件MBP根據(jù)內部預先設置的函數(shù)關系，自動計算出未知參數(shù)al = (kl-klO)/Dose = (0· 838836-0. 53547)/0. 5 = 0. 606733，同理計算出 a2 = -0. 259932，a3 = _0· 219493，a4 =-2E-19，a5 = -3. 308722E-24，a6 = 7E_ll，bl = 7. 9E-8 ；本步驟中未知參數(shù)值的提取由提參軟件MBP自動完成，簡便快捷；步驟106 將得到的未知參數(shù)值加入到SOI NMOS總劑量輻照模型。本實施例中，步驟105與步驟102中的參數(shù)提取過程類似，所不同的是步驟105參數(shù)提取時所選用的模型為含有未知參數(shù)的總劑量輻照模型，所導入的數(shù)據(jù)為輻照后測量得到的數(shù)據(jù)。圖5是測試數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的總劑量輻照模型模擬對比曲線示意圖，圖6是測試數(shù)據(jù)與本實施例提出的總劑量輻照模型模擬對比曲線示意圖。從圖5和圖6的對比可以看出，本實施例提出的SOI NMOS總劑量輻照模型與測試數(shù)據(jù)達到了很好的吻合，尤其是漏電部分， 另外也體現(xiàn)了體偏對輻照特性的影響。通過本發(fā)明的建模方法，使得總劑量輻照模型更加全面可靠；另外，本發(fā)明還實現(xiàn)了對新加模型參數(shù)提取的自動化，使得復雜的提參建模變得更加簡單和高效。本發(fā)明實施例可以利用軟件實現(xiàn)，例如利用C語言、匯編語言實現(xiàn)，相應的軟件可以存儲在可讀取的存儲介質中，例如計算機的硬盤、內存中。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明。應當認識到，以上所述內容僅為本發(fā)明的具體實施方式
，并不用于限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的實質和基本原理之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種SOI NMOS總劑量輻照建模方法，其特征在于，所述方法包括獲取SOI NMOS輻照前模型參數(shù)，并在所述模型參數(shù)中加入與總劑量相關的參數(shù)，形成含有未知參數(shù)的SOI NMOS總劑量輻照模型；獲取所述SOI NMOS總劑量輻照模型中未知參數(shù)的數(shù)值，形成最終的總劑量輻照模型。
2.如權利要求1所述的SOINMOS總劑量輻照建模方法，其特征在于，所述獲取SOI NMOS輻照前模型參數(shù)的步驟具體包括對SOI NMOS進行輻照前數(shù)據(jù)的測量；使用提參軟件在得到的輻照前數(shù)據(jù)中進行參數(shù)提取，得到SOI NMOS輻照前模型參數(shù)。
3.如權利要求2所述的SOINMOS總劑量輻照建模方法，其特征在于，所述使用提參軟件在得到的輻照前數(shù)據(jù)中進行參數(shù)提取的步驟具體包括選擇一個標準SOI模型；導入測量得到的輻照前數(shù)據(jù)；提取出輻照前模型參數(shù)。
4.如權利要求3所述的SOINMOS總劑量輻照建模方法，其特征在于，所述輻照前模型參數(shù)包括體偏為OV時的閾值電壓、一級體效應系數(shù)、二級體效應系數(shù)、遷移率、一級遷移率退化系數(shù)和二級遷移率退化系數(shù)。
5.如權利要求1所述的SOINMOS總劑量輻照建模方法，其特征在于，所述在所述模型參數(shù)中加入與總劑量相關的參數(shù)的步驟具體為在所述模型參數(shù)的基礎上以子電路的形式加入相關參數(shù)隨SOI NMOS總劑量輻照變化的函數(shù)。
6.如權利要求5所述的SOINMOS總劑量輻照建模方法，其特征在于，所述函數(shù)包括: 閾值電壓、遷移率參數(shù)在不同體偏下隨SOI NMOS總劑量輻照變化的函數(shù)，以及漏電流在不同體偏下隨SOI NMOS總劑量輻照的變化函數(shù)。
7.如權利要求1所述的SOINMOS總劑量輻照建模方法，其特征在于，所述獲取所述SOI NMOS總劑量輻照模型中未知參數(shù)的數(shù)值，形成最終的總劑量輻照模型的步驟具體包括對所述SOI NMOS進行總劑量輻照；對所述SOI NMOS進行輻照后數(shù)據(jù)的測量；使用提參軟件在得到的輻照后數(shù)據(jù)中進行參數(shù)提取，得到所述總劑量輻照模型中的未知參數(shù)值，從而形成最終的總劑量輻照模型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種SOI NMOS總劑量輻照建模方法，屬于提參建模技術領域。所述方法包括獲取SOI NMOS輻照前模型參數(shù)，并在模型參數(shù)中加入與總劑量相關的參數(shù)，形成含有未知參數(shù)的SOI NMOS總劑量輻照模型；獲取SOINMOS總劑量輻照模型中未知參數(shù)的數(shù)值，形成最終的總劑量輻照模型。通過本發(fā)明的建模方法，使得總劑量輻照模型更加全面可靠；另外，本發(fā)明還實現(xiàn)了對新加模型參數(shù)提取的自動化，使得復雜的提參建模變得更加簡單和高效。
文檔編號G06F17/50GK102375896SQ20101025198
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月12日 優(yōu)先權日2010年8月12日
發(fā)明者卜建輝, 畢津順, 韓鄭生 申請人:中國科學院微電子研究所