專利名稱：自加熱效應的模型參數(shù)提取方法
技術領域：
本發(fā)明涉及微電子器件建模領域，特別涉及一種對采用SOI襯底的MOS晶體管自加熱效應的模型參數(shù)提取方法。
背景技術：
計算機輔助電路分析(CAA)在大規(guī)模集成電路(LSI)和超大規(guī)模集成電路(VLSI)設計中已成為必不可少的手段。為了優(yōu)化電路，提高性能，希望計算機輔助電路分析的模擬結果盡量與實際電路相接近，需要對集成電路的器件建立數(shù)學模型，且所述計算機輔助電路分析程序中的模型必須要精確。確定模型方程后，由于不同器件對應有不同的制作工藝和尺寸，對應的模型參數(shù)各不相同，因此，對模型方程的參數(shù)提取也非常重要。盡管多數(shù)模型是以器件物理為依據(jù)的，但按其物理意義給出的模型參數(shù)往往不能精確的反映器件的電學性能，因此必須從實驗數(shù)據(jù)中提取模型參數(shù)。模型參數(shù)的提取的過程實際上是將理論模型和實際器件特性之間用模型參數(shù)來加以擬合的過程。 采用絕緣體上硅(SOI)襯底的MOS晶體管因其內部具有復雜的物理機制，相比體硅MOS晶體管，其模型方程更復雜，模型參數(shù)更多。且由于具有SOI襯底的MOS晶體管底部具有一層低導熱率的埋氧層(Β0Χ)，在直流測試時，漏極電流產(chǎn)生的熱量來不及排除，使得溝道溫度高于環(huán)境溫度，即出現(xiàn)自加熱效應，這種效應會造成器件溝道電流下降、跨導畸變以及載流子負微分遷移率等不良影響。在實際的數(shù)字電路應用中，因器件工作在高速開關狀態(tài)，熱量來不及積累，自加熱效應不明顯或消失。但對于大部分模擬電路，自加熱效應卻不容忽視。因此，為了計算機輔助電路分析程序能夠仿真用于不同電路的器件，只有準確地提取與自加熱效應模型相關的所有模型參數(shù)，才能提高基于SOI工藝的IC設計能力。更多關于半導體器件模型參數(shù)提取的方法請參考申請公布號為CN102542077A的中國專利文獻。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的問題是提供了一種自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，簡單方便。為解決上述問題，本發(fā)明技術方案提供了一種自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，包括提供采用SOI襯底的MOS晶體管及對應的器件模型，所述器件模型具有自加熱效應模型；利用同一測試系統(tǒng)產(chǎn)生電壓值相同的第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓，利用第一脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第一1-V特性測試，模擬不具有自加熱效應的MOS晶體管，獲得第一1-V特性曲線，利用第二脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第二1-V特性測試，模擬具有自加熱效應的MOS晶體管，獲得第二1-V特性曲線；利用所述第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線對自加熱效應模型的模型參數(shù)進行提取?？蛇x的，還包括將若干個具有不同脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓施加在所述MOS晶體管的漏極上，獲得對應的漏極電流，并根據(jù)漏極電流的大小選擇第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓?？蛇x的，當至少兩個脈沖漏極電壓的漏極電流相等且電流值最小時，其中脈沖持續(xù)時間最長的脈沖漏極電壓對應的脈沖持續(xù)時間為第一脈沖持續(xù)時間，脈沖持續(xù)時間小于或等于所述第一脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓為第一脈沖漏極電壓?？蛇x的，當至少兩個脈沖漏極電壓的漏極電流相等且電流值最大時，其中脈沖持續(xù)時間最短的脈沖漏極電壓對應的脈沖持續(xù)時間為第二脈沖持續(xù)時間，脈沖持續(xù)時間大于或等于所述第二脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓為第二脈沖漏極電壓?？蛇x的，提取模型參數(shù)的步驟包括將所述不具有自加熱效應模型的器件模型的模擬數(shù)據(jù)與第一1-V特性曲線相比較進行擬合，將所述具有自加熱效應模型的器件模型的模擬數(shù)據(jù)與第二1-V特性曲線相比較進行擬合，從而獲得自加熱效應模型的模型參數(shù)。可選的，采用全局優(yōu)化或局部優(yōu)化對模擬數(shù)據(jù)和第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線進行擬合。可選的，利用最小二乘法的曲線擬合將模擬數(shù)據(jù)和第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線相擬合。可選的，將模擬數(shù)據(jù)和第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線進行比較，如果不一致，則修改模型參數(shù)，直到所述模擬數(shù)據(jù)和第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線相擬合?？蛇x的，所述第一 Ι-v特性曲線和第二1-V特性曲線為漏極電流和漏極電壓的1-V特性曲線?？蛇x的，所述器件模型為HiSMSOI模型或BSMSOI模型?？蛇x的，所述采用SOI襯底的MOS晶體管為體引出結構器件或浮體結構器件。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點由于本發(fā)明實施例利用同一測試系統(tǒng)產(chǎn)生電壓值相等的第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓，第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓的電壓值之間不會有誤差，使得第一1-V特性測試和第二1-V特性測試的測試結果之間的差值與理論差值之間不會有誤差。即使第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓的實際電壓值與理論電壓值有偏差，最終獲得的第一1-V特性測試和第二1-V特性測試的測試結果之間的差值與理論差值的偏差值也比采用兩套系統(tǒng)時變小，從而可以利用第一1-V特性測試和第二1-V特性測試的測試結果之間的差值來提取自加熱模型的模型參數(shù)，避免了采用兩套檢測系統(tǒng)可能引發(fā)的系統(tǒng)誤差，有利于提高自加熱模型的模型參數(shù)的精確率。且本發(fā)明實施例利用同一套測試系統(tǒng)獲得兩組測試數(shù)據(jù)，可以直接將所述兩組測試數(shù)據(jù)進行比較，避免兩套檢測系統(tǒng)獲得的兩組測試數(shù)據(jù)后需要導出后再進行比較，節(jié)省了時間。


圖1是本發(fā)明實施例的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法的流程示意圖；圖2是具有不同脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓對應的漏極電流與漏極電壓之間的1-V特性曲線圖。
具體實施例方式為了能精確的提取自加熱效應模型相關的所有模型參數(shù)，發(fā)明人提出了一種自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，包括利用具有較短脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓對所述采用SOI襯底的MOS晶體管進行第一1-V特性測試，由于脈沖漏極電壓是間隔式的，對應產(chǎn)生的漏極電流也是間隔式的，溝道中因漏極電流產(chǎn)生的熱量會在漏極電流關閉時散發(fā)掉，使得熱量來不及積累，自加熱效應不明顯，因而利用所述脈沖漏極電壓來模擬不具有自加熱效應的MOS晶體管；利用直流漏極電壓對所述MOS晶體管進行第二1-V特性測試，所述直流漏極電壓的電壓值與脈沖漏極電壓的電壓值相等，由于直流漏極電壓對應的漏極電流持續(xù)存在，使得漏極電流產(chǎn)生的熱量會在溝道區(qū)積累，從而引發(fā)自加熱效應，因而利用所述脈沖漏極電壓來模擬具有自加熱效應的MOS晶體管；將第一1-V特性測試的測試數(shù)據(jù)與不具有自加熱效應模型的器件模型的模擬數(shù)據(jù)進行比較擬合，獲得不具有自加熱效應模型的器件模型的模型參數(shù)；將第二 ι-v特性測試的測試數(shù)據(jù)與具有自加熱效應模型的器件模型的模擬數(shù)據(jù)進行比較擬合，利用所述不具有自加熱效應模型的器件模型的模型參數(shù)提取出自加熱效應模型的模型參數(shù)。但由于產(chǎn)生脈沖漏極電壓和直流漏極電壓需要兩套不同的測試系統(tǒng)，不同的測試系統(tǒng)之間可能存在系統(tǒng)誤差，使得實際輸出的脈沖漏極電壓和直流漏極電壓的電壓值大小可能不相同，具有誤差。當所述兩個漏極電壓值不同時，對應兩個的漏極電壓值的測量差值與理論的差值相比會變大，由于所述兩個漏極電流的差值只是由自加熱效應模型引起的，會使得最終提取的自加熱效應模型的模型參數(shù)不精確。且利用脈沖漏極電壓和直流漏極電壓獲得兩組1-V特性測試的測試數(shù)據(jù)后，往往需要對所述兩組1-V特性測試的測試數(shù)據(jù)進行比較，但兩套檢測系統(tǒng)獲得的兩組測試數(shù)據(jù)后需要提取出來后再進行比較，比較繁瑣。發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，并不是只有直流漏極電壓對應的漏極電流會產(chǎn)生自加熱效應，當一個脈沖漏極電壓的脈沖持續(xù)時間足夠長時，所述脈沖漏極電壓對應的漏極電流也會產(chǎn)生自加熱效應。由于自加熱效應會造成器件的溝道電流下降，即漏極電流下降，通過比較所述脈沖漏極電壓對應的漏極電流的大小和直流漏極電壓對應的漏極電流的大小發(fā)現(xiàn)，當脈沖漏極電壓的脈沖持續(xù)時間大于或等于某一特定值后，脈沖漏極電壓對應的漏極電流的大小都相等，不會繼續(xù)改變，且所述脈沖漏極電壓對應的漏極電流的大小和直流漏極電壓對應的漏極電流的大小也相等，即自加熱效應達到飽和。所述脈沖持續(xù)時間大于或等于某一特定值的脈沖漏極電壓對應的自加熱效應和直流漏極電壓對應的自加熱效應程度相當，可以利用所述具有較大脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓替代直流漏極電壓來進行1-V特性測試以提取自加熱效應模型對應的模型參數(shù)。為此，本發(fā)明實施例提供了一種自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，利用同一測試系統(tǒng)產(chǎn)生電壓值相等的第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓，利用第一脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第一1-V特性測試，模擬不具有自加熱效應的MOS晶體管，利用第二脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第二1-V特性測試，模擬具有自加熱效應的MOS晶體管，進而提取自加熱效應模型的模型參數(shù)。由于本發(fā)明實施例利用同一測試系統(tǒng)產(chǎn)生電壓值相等的第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓，第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓的電壓值之間不會有誤差，使得第一1-V特性測試和第二1-V特性測試的測試結果之間的差值與理論差值之間不會有誤差。即使第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓的實際電壓值與理論電壓值有偏差，最終獲得的第一1-V特性測試和第二1-V特性測試的測試結果之間的差值與理論差值的偏差值也比采用兩套系統(tǒng)時變小，從而可以利用第一1-V特性測試和第二1-V特性測試的測試結果之間的差值來提取自加熱模型的模型參數(shù)，避免了采用兩套檢測系統(tǒng)可能引發(fā)的系統(tǒng)誤差，有利于提高自加熱模型的模型參數(shù)的精確率。且本發(fā)明實施例利用同一套測試系統(tǒng)獲得兩組測試數(shù)據(jù)，可以直接將所述兩組測試數(shù)據(jù)進行比較，避免兩套檢測系統(tǒng)獲得的兩組測試數(shù)據(jù)后需要導出后再進行比較，節(jié)省了時間。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。在以下描述中闡述了具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。本發(fā)明實施例提供了 一種自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，請參考圖1，為本發(fā)明實施例的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法的流程示意圖，具體包括步驟SIOI，提供采用SOI襯底的MOS晶體管及對應的器件模型，所述器件模型具有自加熱效應模型；步驟S102，利用同一測試系統(tǒng)產(chǎn)生電壓值相等的第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓，利用第一脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第一1-V特性測試，模擬不具有自加熱效應的MOS晶體管，獲得第一1-V特性曲線，利用第二脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第二1-V特性測試，模擬具有自加熱效應的MOS晶體管，獲得第二1-V特性曲線； 步驟S103，利用所述第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線對自加熱效應模型的模型參數(shù)進行提取。具體的，執(zhí)行步驟S101，提供采用SOI襯底的MOS晶體管及對應的器件模型，所述器件模型具有自加熱效應模型?，F(xiàn)有的采用SOI襯底的MOS晶體管的器件模型主要包括HiSMSOI模型和BSMSOI模型。其中HiSIMSOI模型是由日本廣島大學開發(fā)的，BSIMS0I模型是由美國加州大學伯克利分校(UCB)開發(fā)的。所述BSMSOI模型主要包括BSM3、BSM4和BSM5個版本。本實施例中，所采用的器件模型為BSMSOI模型的BSM4版本，且所述器件模型具有遷移率模型、短溝道電容模型、NQS (Non-Quasi Static)模型、噪聲模型、自加熱效應模型等。所述器件模型一共有350個參數(shù)，其中包括21個模型控制參數(shù)，16個工藝參數(shù)，150個直流參數(shù)，30個和源漏結相關的參數(shù)，12個版圖相關參數(shù)，18個交流和電容參數(shù)、34個高速數(shù)字電路及NQS參數(shù)，16個溝道長度和寬度調制參數(shù)，22個溫度參數(shù)，13個閃爍噪聲及熱噪聲參數(shù)以及16個用于參數(shù)縮放的描述參數(shù)。本發(fā)明實施例用來提取150個直流參數(shù)中關于自加熱效應模型的模型參數(shù)。所述采用SOI襯底的MOS晶體管包括體引出結構器件和浮體結構器件，所述體引出結構器件的襯底與外電路相連接或接地，所述浮體結構器件的襯底不接地也不與外電路相連接。在本實施例中，所述采用SOI襯底的MOS晶體管為體引出結構器件。執(zhí)行步驟S102，利用同一測試系統(tǒng)產(chǎn)生第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓，利用第一脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第一1-V特性測試，模擬不具有自加熱效應的MOS晶體管，獲得第一1-V特性曲線，利用第二脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第二1-V特性測試，模擬具有自加熱效應的MOS晶體管，獲得第二1-V特性曲線。本發(fā)明實施例的測試系統(tǒng)能夠產(chǎn)生電壓相同但具有不同脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓，本發(fā)明實施例需要利用具有不同脈沖持續(xù)時間的第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓分別來模擬不具有自加熱效應的MOS晶體管和具有自加熱效應的MOS晶體管，其中第一脈沖漏極電壓的脈沖持續(xù)時間小于或等于第一脈沖持續(xù)時間，第二脈沖漏極電壓的脈沖持續(xù)時間都大于或等于第二脈沖持續(xù)時間，且所述第一脈沖持續(xù)時間小于第二脈沖持續(xù)時間。由于自加熱效應會使得MOS晶體管的漏極電流下降，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，當所述脈沖漏極電壓的脈沖持續(xù)時間小于等于第一脈沖持續(xù)時間時，最終檢測到的漏極電流都相等且最大，沒有自加熱效應；當所述脈沖漏極電壓的脈沖持續(xù)時間大于第一脈沖持續(xù)時間小于第二脈沖持續(xù)時間時，最終檢測到的漏極電流慢慢變小，自加熱效應逐漸增強；直到當所述脈沖漏極電壓的脈沖持續(xù)時間大于等于第二脈沖持續(xù)時間時，最終檢測到的漏極電流不繼續(xù)變小，保持穩(wěn)定，且所述漏極電流值與施加有相同電壓大小的直流漏極電壓對應漏極電流值相同，自加熱效應完全飽和。獲得所述第一脈沖持續(xù)時間和第二脈沖持續(xù)時間的具體方法包括首先將若干個具有不同脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓施加在所述MOS晶體管的漏極上，獲得對應的漏極電流，所述脈沖持續(xù)時間為30納秒、50納秒、500納秒、I微秒、10微秒、100微秒、I毫秒、10毫秒、100毫秒等，可以根據(jù)需要任意的選擇若干個脈沖持續(xù)時間，具有對應的脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓施加在所述MOS晶體管的漏極上，獲得對應的漏極電流。取樣的脈沖持續(xù)時間越多，最終獲得的第一脈沖持續(xù)時間和第二脈沖持續(xù)時間越精確。在本實施例中，所選取的脈沖漏極電壓的脈沖持續(xù)時間分別為30納秒、500納秒、I微秒、I毫秒、10毫秒。接著，將不同脈沖持續(xù)時間對應的漏極電流進行比較，當至少兩個脈沖漏極電壓的漏極電流相等且電流值最大時，其中脈沖持續(xù)時間最長的脈沖漏極電壓對應的脈沖持續(xù)時間為第一脈沖持續(xù)時間，脈沖持續(xù)時間小于或等于所述第一脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓為第一脈沖漏極電壓。在本實施例中，請參考圖2，脈沖持續(xù)時間分別為30納秒、500納秒的脈沖漏極電壓對應的漏極電流相等且電流值最大，因此，脈沖持續(xù)時間小于或等于500納秒的脈沖漏極電壓為第一脈沖漏極電壓，利用所述第一脈沖漏極電壓來模擬不具有自加熱效應的MOS晶體管，獲得不具有自加熱效應的MOS晶體管的漏極電流和漏極電壓之間的第一1-V特性曲線，后續(xù)利用所述第一1-V特性曲線與不具有自加熱效應模型的器件模型的模擬數(shù)據(jù)進行擬合。當至少兩個脈沖漏極電壓的漏極電流相等且電流值最小時，其中脈沖持續(xù)時間最短的脈沖漏極電壓對應的脈沖持續(xù)時間為第二脈沖持續(xù)時間，脈沖持續(xù)時間大于或等于所述第二脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓為第二脈沖漏極電壓。在本實施例中，請參考圖2，脈沖持續(xù)時間分別為I毫秒、10毫秒的脈沖漏極電壓對應的漏極電流相等且電流值最小，因此，脈沖持續(xù)時間大于或等于I毫秒的脈沖漏極電壓為第二脈沖漏極電壓，利用所述第二脈沖漏極電壓替代直流漏極電壓來模擬具有自加熱效應的MOS晶體管，獲得具有自加熱效應的MOS晶體管的漏極電流與漏極電壓之間的第二1-V特性曲線，后續(xù)利用所述第二 ι-v特性曲線與具有自加熱效應模型的器件模型的模擬數(shù)據(jù)進行擬合。將具有不同脈沖持續(xù)時間的第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓分別施加到所述MOS晶體管的漏極，分別測試出第一漏極電流和第二漏極電流，對應的獲得漏極電流和漏極電壓之間的第一 ι-ν特性曲線和第二1-V特性曲線。由于同一測試系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖漏極電壓的電壓值大小不會存在系統(tǒng)誤差，使得第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓的對應的漏極電流的測量值之差不會有誤差，從而可以利用第一1-V特性測試和第二1-V特性測試的測試結果之間的差值來提取自加熱模型的模型參數(shù)，因此可以提高最終提取到的模型參數(shù)的精確度。且本發(fā)明實施例利用同一套測試系統(tǒng)獲得兩組測試數(shù)據(jù)，可以直接將所述兩組測試數(shù)據(jù)進行比較，避免兩套檢測系統(tǒng)獲得的兩組測試數(shù)據(jù)后需要導出后再進行比較，節(jié)省了時間。執(zhí)行步驟S103，利用所述第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線對自加熱效應模型的參數(shù)進行提取。在本實施例中，首先給出第一模型參數(shù)初始值，所述第一模型參數(shù)初始值為經(jīng)驗值，所述第一模型參數(shù)初始值中關于自加熱效應模型的模型控制參數(shù)為0，使得對應的器件模型不含有自加熱效應模型，將包括第一脈沖漏極電壓的測試參數(shù)代入到所述具有第一模型參數(shù)初始值的器件模型中，獲得第一模擬數(shù)據(jù)，其中所述第一模擬數(shù)據(jù)中包括漏極電壓和漏極電流之間的第一模擬1-V特性曲線。將所述第一模擬1-V特性曲線和第一1-V特性 曲線進行擬合，提取不含有自加熱效應模型的器件模型的模型參數(shù)。然后，給出第二模型參數(shù)初始值，所述第二模型參數(shù)初始值中關于自加熱效應模型的模型參數(shù)為經(jīng)驗值，其余大部分模型參數(shù)為上一步驟獲得的不含有自加熱效應模型的器件模型的模型參數(shù)，所述第二模型參數(shù)初始值中關于自加熱效應模型的模型控制參數(shù)為1，使得對應的器件模型含有自加熱效應模型。將包括第二脈沖漏極電壓的測試參數(shù)代入到所述具有第二模型參數(shù)初始值的器件模型，獲得第二模擬數(shù)據(jù)，其中所述第二模擬數(shù)據(jù)中包括漏極電壓和漏極電流之間的第二模擬1-V特性曲線。將所述第二模擬1-V特性曲線和第二1-V特性曲線進行擬合，從而提取自加熱效應模型的模型參數(shù)。在本實施例中，具體的擬合工藝為對所述第一模擬1-V特性曲線和第一1-V特性曲線進行比較，對第二模擬ι-v特性曲線和第二1-V特性曲線進行比較，如果不一致，則修改參數(shù)，直到第一模擬1-V特性曲線和第一1-V特性曲線能夠很好的擬合、直到第二模擬1-V特性曲線和第二1-V特性曲線能夠很好的擬合，從而對模型參數(shù)進行優(yōu)化和提取。在其他實施例中，由于器件特性是非線性的，采用最小二乘法的曲線擬合對所述第一模擬1-V特性曲線和第一1-V特性曲線進行擬合，對所述第二模擬1-V特性曲線和第二1-V特性曲線，從而對所述模型參數(shù)進行優(yōu)化和提取。其中，所述最小二乘法的曲線擬合的方法具體包括當Yi為測量值(i=l、2、3…N，其中N為測量點數(shù))，f (Xi, Pj)為模型方程，其中Xi為測試條件，Pj為模型參數(shù)(j = 1、2、3…M，其中M為模型參數(shù)個數(shù))，且M〈N，則最小二乘大的目標函數(shù)的一般形式為
N ( f( P )_γλ2 E(PUm) =X 八，、
/=1 k Ii J這樣，問題就轉化為選取一套器件模型參數(shù)值P，使得目標函數(shù)為最小。對于很多器件，對參數(shù)只有一定的約束條件，因此參數(shù)提取實際上是一個約束化最小值的求解，即MinE (P)約束條件gj( )彡 Oj = 1,2，3...· ,M通過不斷優(yōu)化、修正P使得E趨于最小(即目標函數(shù)最小)，求得E的極小值，使得第一模擬1-V特性曲線和第一1-V特性曲線非常接近，第二模擬1-V特性曲線和第二1-V特性曲線非常接近，對應的自加熱模型的參數(shù)即為提取的模型參數(shù)。其中，對所述模型參數(shù)進行優(yōu)化可以分為局部優(yōu)化和全局優(yōu)化。局部優(yōu)化即為針對MOS晶體管的一個工作區(qū)域的測試數(shù)據(jù)，固定其他大部分數(shù)據(jù)，只對與所選區(qū)域特性相關的模型參數(shù)進行優(yōu)化，通過局部優(yōu)化獲得相關的模型參數(shù)后，然后選擇器件的其他工作區(qū)域，依此類推，可以得到與各個區(qū)域都相關的模型參數(shù)值，但僅采用局部優(yōu)化的器件模型在整個區(qū)域中的擬合效果不佳。全局優(yōu)化為選擇某一特定曲線，在所有區(qū)域內將各個參數(shù)值在一個較小的優(yōu)化范圍內進行優(yōu)化，使得最終的擬合效果好。在本實施例中，先采用局部優(yōu)化，再采用全局優(yōu)化，使得不管在局部區(qū)域還是在全局區(qū)域內器件模型的第一模擬1-V特性曲線和實際測得的第一1-V特性曲線擬合效果較佳，使得器件模型的第二模擬1-V特性曲線和實際測得的第二1-V特性曲線擬合效果較佳，從而可以提取較精確的自加熱效應的模型參數(shù)在其他實施例中，也可以僅采用全局優(yōu)化或局部優(yōu)化對模擬數(shù)據(jù)和第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線進行擬合，從而提取自加熱效應的模型參數(shù)。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發(fā)明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術方案的內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，包括 提供采用SOI襯底的MOS晶體管及對應的器件模型，所述器件模型具有自加熱效應模型； 利用同一測試系統(tǒng)產(chǎn)生電壓值相同的第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓，利用第一脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第一1-V特性測試，模擬不具有自加熱效應的MOS晶體管，獲得第一1-V特性曲線，利用第二脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第二1-V特性測試，模擬具有自加熱效應的MOS晶體管，獲得第二1-V特性曲線； 利用所述第一 ι-v特性曲線、第二1-V特性曲線對自加熱效應模型的模型參數(shù)進行提取。
2.如權利要求1所述的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，還包括將若干個具有不同脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓施加在所述MOS晶體管的漏極上，獲得對應的漏極電流，并根據(jù)漏極電流的大小選擇第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓。
3.如權利要求2所述的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，當至少兩個脈沖漏極電壓的漏極電流相等且電流值最大時，其中脈沖持續(xù)時間最長的脈沖漏極電壓對應的脈沖持續(xù)時間為第一脈沖持續(xù)時間，脈沖持續(xù)時間小于或等于所述第一脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓為第一脈沖漏極電壓。
4.如權利要求2所述的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，當至少兩個脈沖漏極電壓的漏極電流相等且電流值最小時，其中脈沖持續(xù)時間最短的脈沖漏極電壓對應的脈沖持續(xù)時間為第二脈沖持續(xù)時間，脈沖持續(xù)時間大于或等于所述第二脈沖持續(xù)時間的脈沖漏極電壓為第二脈沖漏極電壓。
5.如權利要求1所述的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，提取模型參數(shù)的步驟包括將不具有自加熱效應模型的器件模型的模擬數(shù)據(jù)與第一1-V特性曲線相比較進行擬合，將具有自加熱效應模型的器件模型的模擬數(shù)據(jù)與第二1-V特性曲線相比較進行擬合，從而獲得自加熱效應模型的模型參數(shù)。
6.如權利要求5所述的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，采用全局優(yōu)化或局部優(yōu)化對模擬數(shù)據(jù)和第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線進行擬合。
7.如權利要求5所述的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，利用最小二乘法的曲線擬合將模擬數(shù)據(jù)和第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線相擬合。
8.如權利要求5所述的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，將模擬數(shù)據(jù)和第一1-V特性曲線、第二1-V特性曲線進行比較，如果不一致，則修改模型參數(shù)，直到所述模擬數(shù)據(jù)和第一 ι-v特性曲線、第二1-V特性曲線相擬合。
9.如權利要求1所述的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，所述第一1-V特性曲線和第二1-V特性曲線為漏極電流和漏極電壓的1-V特性曲線。
10.如權利要求1所述的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，所述器件模型為HiSMSOI模型或BSMSOI模型。
11.如權利要求1所述的自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，其特征在于，所述采用SOI襯底的MOS晶體管為體引出結構器件或浮體結構器件。
全文摘要
一種自加熱效應的模型參數(shù)提取方法，利用同一測試系統(tǒng)產(chǎn)生電壓值相等的第一脈沖漏極電壓和第二脈沖漏極電壓，利用第一脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第一I-V特性測試，模擬不具有自加熱效應的MOS晶體管，利用第二脈沖漏極電壓對所述MOS晶體管進行第二I-V特性測試，模擬具有自加熱效應的MOS晶體管，進而提取自加熱效應模型的模型參數(shù)。避免了采用兩套檢測系統(tǒng)可能引發(fā)的系統(tǒng)誤差，且本發(fā)明實施例利用同一套測試系統(tǒng)獲得兩組測試數(shù)據(jù)，可以直接將所述兩組測試數(shù)據(jù)進行比較，避免兩套檢測系統(tǒng)獲得的兩組測試數(shù)據(jù)后需要導出后再進行比較，節(jié)省了時間。
文檔編號G06F17/50GK103020371SQ20121056410
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權日2012年12月21日
發(fā)明者吉遠倩 申請人:上海宏力半導體制造有限公司