一種對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管進(jìn)行建模的方法及電路仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管進(jìn)行建模的方法及電路仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]淺溝槽隔離(shallow trend isolat1n, STI)技術(shù)用以實(shí)現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)之間的隔離。淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的形成原理是將與淺溝槽對(duì)應(yīng)的硅襯底表面刻蝕出溝槽，將二氧化硅(S12)填入所述溝槽中。
[0003]淺溝槽隔離技術(shù)是局部隔離硅氧化隔離技術(shù)的替代者，是深亞微米工藝的主流隔離技術(shù)。淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的溝槽具有比較陡直的側(cè)壁，所以具有較小的面積，可以提高場(chǎng)效應(yīng)晶體管的集成度。又由于其制造過程中采用CMP工藝，所以具有非常好的表面平坦性。此夕卜，STI結(jié)構(gòu)的漏電流也比較小，閂鎖保護(hù)能力強(qiáng)。由于這些優(yōu)點(diǎn)，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)在0.25微米及以下的工藝節(jié)點(diǎn)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。
[0004]淺溝槽隔離技術(shù)的具體工藝包括:在襯底上形成淺溝槽，所述淺溝槽用于隔離襯底上的有源區(qū)，所述淺溝槽的形成方法可以為刻蝕工藝；在淺溝槽內(nèi)填入介質(zhì)，并在襯底表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)材料可以為氧化硅；對(duì)所述介質(zhì)進(jìn)行退火；用化學(xué)機(jī)械拋光法(Chemical Mechanical Polishing, CMP)處理所述介質(zhì)層。
[0005]在集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，集成電路設(shè)計(jì)人員需要對(duì)集成電路進(jìn)行仿真，其中涉及對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管進(jìn)行建模，場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型用于對(duì)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特性描述。場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型一般由集成電路制造廠商提供，一種典型的場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型是BSM4。
[0006]但是，現(xiàn)有技術(shù)的基于BSM4等的仿真系統(tǒng)內(nèi)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型是忽略淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)帶給晶體管結(jié)構(gòu)的影響的:在場(chǎng)效應(yīng)晶體管尺寸比較大時(shí)，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管參數(shù)和性能的影響可以忽略；但隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的尺寸不斷縮小，淺溝槽拐角處形成凹槽之后，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的寬度等效增加，但現(xiàn)有技術(shù)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型未考慮到這一結(jié)果特點(diǎn)，不能準(zhǔn)確描述真實(shí)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明技術(shù)方案所解決的技術(shù)問題是，如何建立準(zhǔn)確的場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型，以提高電路仿真的精度。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種對(duì)場(chǎng)效應(yīng)晶體管進(jìn)行建模的方法，包括:
[0009]調(diào)取被選擇場(chǎng)效應(yīng)晶體管所記錄的輸入的柵極電壓和輸入柵極電壓時(shí)所產(chǎn)生的漏極電流，以得到所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電流隨柵極電壓變化的關(guān)系；所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括晶體管結(jié)構(gòu)和淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；
[0010]基于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電流隨柵極電壓變化的關(guān)系獲取所述晶體管結(jié)構(gòu)的第一等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系及所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系；
[0011]根據(jù)所述晶體管結(jié)構(gòu)的第一等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系和所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系建立場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型。
[0012]可選的，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電流隨柵極電壓變化的關(guān)系被所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的IdO-Vg曲線擬合，所述晶體管結(jié)構(gòu)的第一等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系被所述晶體管結(jié)構(gòu)的Idl-Vg曲線擬合，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系被所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的Id2-Vg曲線擬合；其中，Vg為所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電壓，IdO為所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電流，Idl為所述第一等效漏極電流，Id2為所述第二等效漏極電流。
[0013]可選的，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電流隨柵極電壓變化的關(guān)系被所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的1gEra-Vg曲線擬合，所述晶體管結(jié)構(gòu)的第一等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系被所述晶體管結(jié)構(gòu)的1gE11-Vg曲線擬合，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系被所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的1gE12-Vg曲線擬合；其中，Vg為所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電壓，Era為所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管寬度歸一化后的電子密度，E11為所述晶體管結(jié)構(gòu)寬度歸一化后的電子密度，E12為所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)寬度歸一化后的電子密度。
[0014]可選的，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電流隨柵極電壓變化的關(guān)系被所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的Era-Vg曲線擬合，所述晶體管結(jié)構(gòu)的第一等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系被所述晶體管結(jié)構(gòu)的E11-Vg曲線擬合，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系被所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的E12-Vg曲線擬合；其中，Vg為所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電壓，Era為所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管寬度歸一化后的電子密度，E11為所述晶體管結(jié)構(gòu)寬度歸一化后的電子密度，E12為所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)寬度歸一化后的電子密度。
[0015]可選的，所述基于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電流隨柵極電壓變化的關(guān)系獲取所述晶體管結(jié)構(gòu)的第一等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系及所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系包括:
[0016]測(cè)量所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的閾值電壓；
[0017]根據(jù)所測(cè)量的閾值電壓，得到小于所述閾值電壓的第一電壓的變化范圍和大于所述閾值電壓的第二電壓的變化范圍，所述柵極電壓的變化范圍包括所述第一電壓的變化范圍和第二電壓的變化范圍；所述晶體管結(jié)構(gòu)的第一等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系為所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電流隨所述第二電壓變化的關(guān)系，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系為所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電流隨第一電壓變化的關(guān)系。
[0018]可選的，根據(jù)所述晶體管結(jié)構(gòu)的第一等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系和所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系建立場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型包括:
[0019]基于所述晶體管結(jié)構(gòu)的第一等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系構(gòu)建晶體管結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管處于飽和區(qū)時(shí)，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型為處于飽和區(qū)的所述晶體管結(jié)構(gòu)模型；
[0020]基于所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的第二等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系構(gòu)建淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)模型，當(dāng)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管處于亞閾值區(qū)時(shí)，所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型為處于亞閾值區(qū)的所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)模型。
[0021]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種電路仿真方法，所述電路包括至少一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述電路仿真方法包括:
[0022]利用如上所述的方法對(duì)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管進(jìn)行建模，以形成所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型；
[0023]基于所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型對(duì)所述電路進(jìn)行仿真。
[0024]本發(fā)明技術(shù)方案至少具備如下有益效果；
[0025]本發(fā)明技術(shù)方案能夠結(jié)合淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的特性和晶體管結(jié)構(gòu)特性，準(zhǔn)確描述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特性，從而建立場(chǎng)效應(yīng)晶體管的模型。特別的，本發(fā)明技術(shù)方案的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的特性和晶體管結(jié)構(gòu)特性是基于系統(tǒng)記錄的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極電壓和輸入柵極電壓時(shí)產(chǎn)生的漏極電流得到的，基于所述漏極電流隨柵極電壓變化的關(guān)系，可得到淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)中“第一等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系”這一特性、也可得到晶體管結(jié)構(gòu)中“第二等效漏極電流隨所述柵極電壓變化的關(guān)系”這一特性，以得到淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)特性和晶體管結(jié)構(gòu)特性，依據(jù)上述兩個(gè)特性所建立的場(chǎng)效應(yīng)管模型更為符合場(chǎng)效應(yīng)晶體管真實(shí)特性。
[0026]基于本發(fā)明技術(shù)方案的建模方式所建立的場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型具備更強(qiáng)的擴(kuò)展性:系統(tǒng)內(nèi)部所記錄的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的數(shù)據(jù)、淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)特性和晶體管結(jié)構(gòu)特性等步驟都是可以獨(dú)立修改和獨(dú)立擴(kuò)展的，在模型建立方面具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。
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