一種通用失配模型及其提取方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種集成電路器件失配模型，特別是涉及一種通用失配模型及其提取 方法。
【背景技術】
[0002] 隨著半導體制造技術的不斷進步，CMOS工藝器件制造工藝已經(jīng)發(fā)展到了深亞微 米，元件尺寸不斷減小，集成電路結構及版圖復雜化程度不斷提高，器件彼此之間失配也隨 之越來越嚴重，從而在一定程度上影響到射頻/模擬集成電路的性能。器件之間的失配是 由于在制造過程中，物理工藝的隨機波動或偏離導致芯片上相同設計的兩個或多個器件顯 現(xiàn)出參數(shù)和性能上的差異。
[0003] 在器件失配建模的過程中，目前常用的方法是使用與器件面積相關的方法來表征 器件的失配模型。圖1為現(xiàn)有技術中器件失配模型架構的建立子程序圖。該器件失配模型 建立步驟如下：
[0004] 第一步，設置模型常數(shù)，以NMOS管為例進行說明，子電路模型為nm〇S_mis(d g s b)，其中參數(shù)分別為漏極d、源極g、漏極s、襯底b，溝道長1單位為le-6即lumde 6、10 6)， 溝道寬w單位為le-6即IumQe 6、10 6)，失配仿真開關mismod為1即開啟，隨機數(shù)組sig_ mis為高斯序列aguass (0, 1，1)，失配系數(shù)misa為常數(shù)，經(jīng)驗值0. 36139 ;
[0005] 第二步，設置模型參數(shù)，幾何因子geo_fac和閾值失配變化量Vthjnis分別采用如 下公式計算：
[0007] vth_mis = misaX geo_fac X sigma_mis Xmismod
[0008] 第三步，設置失配變化量并進行仿真，選擇閾值vth作失配變化量，其初值為
[0009] VthO = 0. 4+vth_mis
[0010] 最后，代入失配模型進行仿真計算，圖中失配模型為nrvt nmos。
[0011] 可見，現(xiàn)有技術的失配模型只與器件的面積相關。然而，在工藝越來越發(fā)展的情況 下，小的尺寸的失配測量數(shù)據(jù)與面積相關性已不再是線性的，這就導致如果仍然采用現(xiàn)有 技術這種常規(guī)緊湊型模型，擬合精度就不好，甚至無法擬合，就不能表征實際的失配情況， 而且，對于同一個面積，可以找到很多對應的器件尺寸，那么對設計者就難以從舊有的模型 中體現(xiàn)具體尺寸的失配效果。這對于設計者來說是無法接受的。

【發(fā)明內容】

[0012] 為克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種通用失配模型及其 提取方法，其在已有失配模型的基礎上通過增加與尺寸相關的系數(shù)，使本發(fā)明的失配模型 能和實際的器件測量曲線擬合更為準確，可以很大程度上提高器件失配模型精度。
[0013] 為達上述及其它目的，本發(fā)明提出一種通用失配模型，在原有失配模型中加入與 器件溝道長、溝道寬分別相關的函數(shù)公式，使所述通用失配模型與實際的器件測量曲線擬 合更為準確。
[0014] 進一步地，于該通用失配模型的模型參數(shù)幾何因子ge〇_fac中加入與器件的溝道 長、溝道寬分別相關的函數(shù)公式，該幾何因子geo_fac采用如下公式計算：
[0015] geo_fac = f (wl) X f (w) Xf (I)
[0016] 其中，f(wl)是與器件面積相關的函數(shù)，f(w)是與溝道寬w相關的函數(shù)，f(l)是與 溝道長1相關的函數(shù)。
[0017] 進一步地，函數(shù)f (wl)、f (w)、f (1)表達式如下
[0018] f(wl) = awlX (wl)2+bwlXwl+cwl
[0019] f(w) = awXw2+bwXw+cw
[0020] f (I) = aj X l2+bj X 1+Cj
[0021] 其中，awl為器件面積的二次項系數(shù)，bwl是一次項系數(shù)，c wl是常數(shù)項，3"是器件寬 度的二次項系數(shù)，bw是一次項系數(shù)，c w是常數(shù)項、a i是器件溝長的二次項系數(shù)，b 1是一次項 系數(shù)，C1是常數(shù)項，a wl、bwl、cwl、aw、bw、c w、a:、比、C1為常數(shù)，其數(shù)值根據(jù)經(jīng)驗配置。
[0022] 為達到上述目的，本發(fā)明還提供一種通用失配模型的提取方法，包括如下步驟：
[0023] 步驟一，設計失配模型的器件結構并加工生產；
[0024] 步驟二，測量按失配模型生產的器件的數(shù)據(jù)，得到表征器件性能的參數(shù)；
[0025] 步驟三，在固定某一參數(shù)下建立及修改該失配模型的函數(shù)；
[0026] 步驟四，調整失配函數(shù)的系數(shù)進行擬合；
[0027] 步驟五，判斷仿真結果與數(shù)據(jù)擬合是否OK ?如否，則返回步驟四，如是，則進入步 驟六；
[0028] 步驟六，進行模型檢驗。
[0029] 進一步地，于步驟一中，設計失配模型的器件結構要包括設計不同器件面積的版 圖、同一面積不同長寬的器件、同一長度不同寬度的器件、同一寬度不同長度的器件。
[0030] 進一步地，于步驟四中，對于不同面積的部分，可以得到與面積相關f (wl)的系 數(shù)，對同一長度，不同寬度調整與寬度相關f (W)的系數(shù)，對同一寬度不同長度調整與長度 相關f(l)的系數(shù)。
[0031] 進一步地，于步驟二中，該參數(shù)包括閾值電壓、飽和電流。
[0032] 進一步地，于步驟三中，該某一參數(shù)為面積（wl)或寬度（W)或長度（1)。
[0033] 進一步地，步驟三中，建立的函數(shù)如下：
[0034] geo_fac = f (wl) X f (w) Xf (I)
[0035] 其中，w、1分別為MOS管寬、長，函數(shù)f(wl)、f (w)、f (1)表達式如下
[0036] f(wl) = awlX (wl) 2+bwl Xwl+cwl
[0037] f(w) = awXw2+bwXw+cw
[0038] f (I) = aj X l2+bj X 1+Cj
[0039] 其中，awl為器件面積的二次項系數(shù)，bwl是一次項系數(shù)，c wl是常數(shù)項，3"是器件寬 度的二次項系數(shù)，bw是一次項系數(shù)，c w是常數(shù)項、a i是器件溝長的二次項系數(shù)，b 1是一次項 系數(shù)，C1是常數(shù)項，a wl、bwl、cwl、aw、bw、c w、a:、比、C1為常數(shù)，其數(shù)值根據(jù)經(jīng)驗配置。
[0040] 進一步地，于步驟四中，調整失配函數(shù)的系數(shù)awl、bwl、c wl、aw、bw、cw、a:、bn C1進行 擬合。
[0041] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明一種通用失配模型及其提取方法在已有的模型基礎上調 整函數(shù)的表達式，通過增加與尺寸相關的系數(shù)，從一個簡單的只與面積相關的失配模型，而 改為更為復雜且更為合理的失配模型，使本發(fā)明的失配模型能和實際的器件測量曲線擬合 更為準確，本發(fā)明可以很大程度上提高器件失配模型精度。
【附圖說明】
[0042] 圖1為現(xiàn)有技術中器件失配模型架構的建立子程序圖；
[0043] 圖2為本發(fā)明一種通用失配模型架構建立的子程序圖；
[0044] 圖3為本發(fā)明一種通用失配模型的提取方法的步驟流程圖；
[0045] 圖4為現(xiàn)有技術和本發(fā)明擬合結果對比。
【具體實施方式】
[0046] 以下通過特定的具體實例并結合【附圖說明】本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可 由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同 的具體實例加以施行或應用，本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用，在不背離 本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。
[0047] 圖2為本發(fā)明一種通用失配模型架構建立的子程序圖。本發(fā)明之通用失配模型， 在原有模型中加入與器件長、寬分別相關的函數(shù)公式，從而使本發(fā)明的通用失配模型能和 實際的器件測量曲線擬合更為準確，可以很大程度上提高器件失配模型精度。本發(fā)明之通 用失配模型建立過程如下：
[0048] 第一步，設置模型常數(shù)，以NMOS管為例進行說明，子電路模型為nm〇S_mis(d g s b)，其中參數(shù)分別為漏極d、源極g、漏極s、襯底b，溝道長1單位為le-6即lumde 6、10 6)， 溝道寬w單位為le-6即IumQe 6、10 6)，失配仿真開關mismod為1即開啟，隨機數(shù)組sig_ mis為高斯序列aguass (0, 1，1)，失配系數(shù)misa為常數(shù)，經(jīng)驗值0. 36139 ;
[0049] 第二步，設置模型參數(shù)，幾何因子ge〇_fac和閾值失配變化量Vthjnis分別采用如 下公式計算
[0050] geo_fac = f (wl) X f (w) Xf (I)
[0051] vth_mis = misaX geo_fac X sigma_mis Xmismo