專利名稱：典型mos晶體管噪聲模型的建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種典型MOS晶體管噪聲模型的建模方法。
技術(shù)背景電路中的元件都可能會產(chǎn)生各種各樣的噪聲，M0S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l/f 噪聲，襯底上的熱噪聲和柵極上的感應噪聲等。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成反比，故此得名。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?，可?會導致信噪比惡化等后果。對于電路設計和電路分析來說，擁有一個能夠 精確模擬噪聲的模型是必要的。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)學方法找到能夠描述這種規(guī)律的方程。如圖l所示，目前使用的器件噪聲模型的提取方法，對每一個類型的 器件選擇多個不同尺寸(寬和長)的單個器件在多個偏壓條件下進行噪聲 特性的測試。數(shù)據(jù)測試完畢，檢查比較獲得的數(shù)據(jù)，而后對每一個尺寸的 器件選擇測試數(shù)據(jù)比較典型的來進行模型提取。由于測試器件噪聲所需時 間比較長，因此測試只能選擇幾個器件，不能對整個硅片上所有的器件都進行測試。因此，通過測試直接獲得典型器件在不同偏壓條件下的噪聲特性數(shù)據(jù)基本不可能。圖2中提供了 5個器件的測試數(shù)據(jù)，從中找不到一個 器件能作為典型器件使用就是實例。所以，基于單個器件的數(shù)據(jù)提取的模 型也不能代表整個硅片的典型特性。為此，模型提取完畢，還要綜合分析 所有的數(shù)據(jù)，對模型進行調(diào)整使模型能描述典型器件的特性。但是，噪聲 的數(shù)據(jù)量很大，模型的重新調(diào)整也需要耗費較長時間而使的整個模型提取 的過程進一步延長，而效率更加低下，同時，由于過程的延長也使出現(xiàn)錯 誤的幾率大大增加。觀察附圖中的噪聲數(shù)據(jù)，可以看到數(shù)據(jù)點的散布范圍比較大。而噪聲 模型是一條斜線，描述一條斜線的參數(shù)就是斜率和截距。顯然，數(shù)據(jù)點的 散布范圍較大會影響到對斜線斜率和截距的確定，從而對模型的精度產(chǎn)生 很不利的影響。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種典型M0S晶體管噪聲模型的 建模方法，它可以解決現(xiàn)有建模方法耗時長，精度比較低的缺點。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種典型M0S晶體管噪聲模 型的建模方法，包括如下步驟(1) 在硅片上隨機選擇多個位置，按不同的偏壓條件測試所需器件 的噪聲數(shù)據(jù)；(2) 將同一個尺寸器件的數(shù)據(jù)依偏壓條件的不同分別列出并求取其 平均值，并以各個偏壓條件下的平均值為數(shù)據(jù)構(gòu)建一個新的噪 聲數(shù)據(jù)來表征此尺寸器件的噪聲特性；(3)依據(jù)所構(gòu)建的新的噪聲數(shù)據(jù)提取器件的噪聲模型。 本發(fā)明可以直接獲得典型器件的噪聲模型，大大縮短了模型的提取 時間，提高了工作效率，并且模型的精度也得到較大的提高。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。 圖1是現(xiàn)有典型M0S晶體管噪聲模型的建模方法的流程圖2是5個1. 8V器件(寬10um，長1. 2um)在4個偏壓條件下的噪 聲測量數(shù)據(jù)；
圖3是本發(fā)明的典型M0S晶體管噪聲模型的建模方法的流程圖4是M2N在4個偏壓條件下的噪聲數(shù)據(jù)。
具體實施例方式
如圖3所示，本發(fā)明的典型MOS晶體管噪聲模型的建模方法為在硅 片上隨機選擇多個位置(優(yōu)選的，隨機選取的位置為3個以上)，按不同 的偏壓條件(優(yōu)選的，偏壓條件1種以上)測試所需器件的噪聲數(shù)據(jù)，而 后將同一個尺寸器件的數(shù)據(jù)依偏壓條件的不同分別列出并求取其平均值， 現(xiàn)在以各個偏壓條件下的平均值為數(shù)據(jù)構(gòu)建一個新的噪聲數(shù)據(jù)來表征此 尺寸器件的噪聲特性。下一步就是依據(jù)構(gòu)建的噪聲數(shù)據(jù)提取器件的噪聲模 型。其他步驟與現(xiàn)有技術(shù)相同。因為數(shù)據(jù)的平均值表征了所選樣品的普適 情況，所以獲得的噪聲模型就是典型器件的噪聲特性。而且，新構(gòu)建的數(shù) 據(jù)，相比原始數(shù)據(jù)而言，數(shù)據(jù)點的散布范圍明顯縮小，因此也提高了模型 的精度。
以工作電壓為1. 8V的NM0S為例，本發(fā)明的具體實施步驟如下1測量器件的噪聲。為描述1.8V NM0S的噪聲特性，我們至少需要 測量三個尺寸的器件，器件的寬度都取10微米，長度分別是2， 1.2和 0.5微米，依次命名為M1， M2和M3。在硅片上隨機選擇多個(本實例中 是5)位置對M1， M2， M3測量其噪聲數(shù)據(jù)，每一個器件測試4種偏壓條 件下的噪聲。
2整理器件的測試數(shù)據(jù)。以M2為例，共有5個M2的數(shù)據(jù)，每個包含 4組數(shù)據(jù)，對應于4個偏壓條件。把5個M2的數(shù)據(jù)按偏壓條件分組列好， 每個偏壓下有5組數(shù)據(jù)，對這5組數(shù)據(jù)取平均值。以平均值取代原始數(shù)據(jù)， 構(gòu)建一個新的噪聲數(shù)據(jù)，命名為M2N。相同的方法構(gòu)建M1N， M3N。
3依據(jù)M1N， M2N， M3N提取器件噪聲模型。圖4所示即為M2N和相 應的模型。圖中可見，噪聲數(shù)據(jù)的散布明顯縮小，十分有助于提高噪聲模 型的精度。
噪聲數(shù)據(jù)的平均值反映了器件的平均噪聲水平，也就是我們希望得 到的典型器件的噪聲。依據(jù)它所做的模型也就自然反映了器件的真實噪 聲，因此就直接獲得了典型器件的噪聲模型。
權(quán)利要求
1、一種典型MOS晶體管噪聲模型的建模方法；其特征在于，包括如下步驟(1)在硅片上隨機選擇多個位置，按不同的偏壓條件測試所需器件的噪聲數(shù)據(jù)；(2)將同一個尺寸器件的數(shù)據(jù)依偏壓條件的不同分別列出并求取其平均值，并以各個偏壓條件下的平均值為數(shù)據(jù)構(gòu)建一個新的噪聲數(shù)據(jù)來表征此尺寸器件的噪聲特性；(3)依據(jù)所構(gòu)建的新的噪聲數(shù)據(jù)提取器件的噪聲模型。
2、 如權(quán)利要求1所述的典型M0S晶體管噪聲模型的建模方法，其特 征在于，步驟(1)隨機選取的位置為3個以上。
3、 如權(quán)利要求1所述的典型M0S晶體管噪聲模型的建模方法，其特 征在于，步驟(1)所述不同的偏壓條件為l種以上。
4、 如權(quán)利要求1所述的典型M0S晶體管噪聲模型的建模方法，其特 征在于，步驟(2)所述基以測試數(shù)據(jù)的平均值構(gòu)建的新數(shù)據(jù)提取模型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種典型MOS晶體管噪聲模型的建模方法，包括如下步驟在硅片上隨機選擇多個位置，按不同的偏壓條件測試所需器件的噪聲數(shù)據(jù)；將同一個尺寸器件的數(shù)據(jù)依偏壓條件的不同分別列出并求取其平均值，并以各個偏壓條件下的平均值為數(shù)據(jù)構(gòu)建一個新的噪聲數(shù)據(jù)來表征此尺寸器件的噪聲特性；依據(jù)所構(gòu)建的新的噪聲數(shù)據(jù)提取器件的噪聲模型。本發(fā)明可以直接獲得典型器件的噪聲模型，大大縮短了模型的提取時間，提高了工作效率，并且模型的精度也得到較大的提高。
文檔編號G06F17/50GK101650755SQ20091005301
公開日2010年2月17日 申請日期2009年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月12日
發(fā)明者路向黨 申請人:上海宏力半導體制造有限公司