MOSFET陷阱辅助隧穿模型及其提取方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型。本发明还涉及一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法。

背景技术

随着半导体制造技术的不断进步,CMOS工艺器件制造工艺已经发展到了纳米级，目前最小尺寸已经缩减到20纳米，而且10纳米的研发已经提上日程。随着制程的更新，对于器件的模型的要求就越来越高。一个精准的模型对于高技术的设计显得越来越重要。目前关于MOSFET陷阱辅助隧穿(trap-assisted tunneling)模型里面，被广泛应用的是一个标准化的模型，对于不同温度条件下的器件拟合只能做一些牺牲，这对于设计者而言是不利的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型，能实现对不同温度下的器件拟合，提高模型精度。为此，本发明还提供一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的MOSFET陷阱辅助隧穿模型中陷阱辅助隧穿电流为第一函数和第二函数的乘积。

所述第一函数为与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关的函数；所述第二函数为和漏极电流相关的函数。

所述第一函数包括的参数包括3个，分别为：jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs。

jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流。

njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素。

vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数。

jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs分别具有温度相关函数项。

jtsswgs_t为jtsswgs的温度相关函数项，jtsswgs_t展开为常数项、温度的一次项直至温度的n次项，n为最高次数，从一次项到n次项的次数依次增加，jtsswgs_t的常数项和各次项系数都为拟合参数。

njtsswgs_t为njtsswgs的温度相关函数项，njtsswgs_t展开为常数项、温度的一次项直至温度的n次项，从一次项到n次项的次数依次增加，njtsswgs_t的常数项和各次项系数都为拟合参数。

vtsswgs_t为vtsswgs的温度相关函数项，vtsswgs_t展开为常数项、温度的一次项直至温度的n次项，从一次项到n次项的次数依次增加，vtsswgs_t的常数项和各次项系数都为拟合参数。

进一步的改进是，n等于2。

进一步的改进是，jtsswgs_t的各次项中的温度为器件温度值减去室温；

njtsswgs_t的各次项中的温度为器件温度值减去室温；

vtsswgs_t的各次项中的温度为器件温度值减去室温。

进一步的改进是，jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs还分别具有尺寸相关函数项；

jtsswgs由jtsswgs的尺寸相关函数项和温度相关函数项的乘积组成；

njtsswgs由njtsswgs的尺寸相关函数项和温度相关函数项的乘积组成；

vtsswgs由vtsswgs的尺寸相关函数项和温度相关函数项的乘积组成。

进一步的改进是，jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs中的尺寸相关函数项的尺寸包括MOSFET的沟道区的长度和宽度。

进一步的改进是，所述第一函数的公式为：

其中，F(jtsswgs,njtsswgs,vtsswgs)表示所述第一函数，A为固定参数；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压。

进一步的改进是，A为源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度。

为解决上述技术问题，本发明提供的MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法包括如下步骤：

步骤一、设计不同尺寸的MOSFET。

步骤二、测量所述MOSFET的数据，利用所述MOSFET的数据拟合得到所述第二函数。

步骤三、所述MOSFET的数据中包括陷阱辅助隧穿电流的数据且所述陷阱辅助隧穿电流的数据中包括和器件工作温度相关的数据；利用和器件工作温度相关的数据进行曲线拟合得到所述第一函数的jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs的温度相关函数项的各拟合参数。

进一步的改进是，：n等于2。

进一步的改进是，jtsswgs_t的各次项中的温度为器件温度值减去室温；

njtsswgs_t的各次项中的温度为器件温度值减去室温；

vtsswgs_t的各次项中的温度为器件温度值减去室温。

进一步的改进是，jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs还分别具有尺寸相关函数项；

jtsswgs由jtsswgs的尺寸相关函数项和温度相关函数项的乘积组成；

njtsswgs由njtsswgs的尺寸相关函数项和温度相关函数项的乘积组成；

vtsswgs由vtsswgs的尺寸相关函数项和温度相关函数项的乘积组成。

进一步的改进是，步骤三中，所述陷阱辅助隧穿电流的数据中还包括和器件尺寸相关的数据，在进行所述第一函数的jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs的温度相关函数项的各拟合参数拟合之前，还包括：

将所述第一函数的jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs的温度相关函数项取固定值；

利用和器件尺寸相关的数据进行曲线拟合得到所述第一函数的jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs的尺寸相关函数项中的拟合参数。

进一步的改进是，jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs中的尺寸相关函数项的尺寸包括MOSFET的沟道区的长度和宽度。

进一步的改进是，所述第一函数的公式为：

其中，F(jtsswgs,njtsswgs,vtsswgs)表示所述第一函数，A为固定参数；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压。

进一步的改进是，A为源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度。

本发明通过在MOSFET陷阱辅助隧穿模型的陷阱辅助隧穿电流的第一函数即与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关的函数的3个参数中引入温度相关函数项且对温度相关函数项进行温度各各级项的展开，温度相关函数项的各级项的系数都为拟合参数且能通过拟合得到，所以，本发明能实现对不同温度下的器件拟合，提高模型精度，能更好的反应MOSFET器件在实际电路中的特性；本发明能在各种尺寸、各种偏压的MOSFET陷阱辅助隧穿模型中实现温度模型。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明实施例MOSFET陷阱辅助隧穿模型的公式模块结构图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明实施例MOSFET陷阱辅助隧穿模型1的公式模块结构图；本发明实施例MOSFET陷阱辅助隧穿模型1中陷阱辅助隧穿电流为第一函数和第二函数的乘积。陷阱辅助隧穿电流的公式如图1中的标记2对应的方框所示。

所述第一函数为与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关的函数；所述第二函数为和漏极电流相关的函数。

所述第一函数包括的参数包括3个，分别为：jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs。所述第一函数的公式如标记3对应的方框所示，jtsswgs的公式如标记4对应的方框所示，njtsswgs的公式如标记6对应的方框所示，vtsswgs的公式如标记8对应的方框所示。

jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流。

njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素。

vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数。

jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs分别具有温度相关函数项。

jtsswgs_t为jtsswgs的温度相关函数项，jtsswgs_t展开为常数项、温度的一次项直至温度的n次项，n为最高次数，从一次项到n次项的次数依次增加，jtsswgs_t的常数项和各次项系数都为拟合参数。jtsswgs_t的公式如标记5对应的方框所示。

njtsswgs_t为njtsswgs的温度相关函数项，njtsswgs_t展开为常数项、温度的一次项直至温度的n次项，从一次项到n次项的次数依次增加，njtsswgs_t的常数项和各次项系数都为拟合参数。njtsswgs_t的公式如标记7对应的方框所示。

vtsswgs_t为vtsswgs的温度相关函数项，vtsswgs_t展开为常数项、温度的一次项直至温度的n次项，从一次项到n次项的次数依次增加，vtsswgs_t的常数项和各次项系数都为拟合参数。vtsswgs_t的公式如标记9对应的方框所示。

较佳为，n等于2。

jtsswgs_t的各次项中的温度为器件温度值减去室温；

njtsswgs_t的各次项中的温度为器件温度值减去室温；

vtsswgs_t的各次项中的温度为器件温度值减去室温。

jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs还分别具有尺寸相关函数项；

jtsswgs由jtsswgs的尺寸相关函数项和温度相关函数项的乘积组成；

njtsswgs由njtsswgs的尺寸相关函数项和温度相关函数项的乘积组成；

vtsswgs由vtsswgs的尺寸相关函数项和温度相关函数项的乘积组成。

jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs中的尺寸相关函数项的尺寸包括MOSFET的沟道区的长度和宽度。

如标记2所示，所述陷阱辅助隧穿电流的公式为：

I

其中，I

如标记3所示，所述第一函数的公式为：

其中，A为固定参数，通常A为源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压。

如标记4所示，参数jtsswgs的公式为：

jtsswgs＝jtsswgs_wl*jtsswgs_t。

其中，jtsswgs_wl为jtsswgs的尺寸相关函数项。

如标记5所示，jtsswgs_t的公式为：

jtsswgs_t＝jtsswgs

其中，temper表示器件温度值，25表示室温即25℃，jtsswgs

如标记6所示，参数njtsswgs的公式为：

njtsswgs＝njtsswg_t*njtsswgs_wl。

其中，njtsswgs_wl为njtsswgs的尺寸相关函数项。

如标记7所示，njtsswgs_t的公式为：

njtsswgs_t＝njtsswgs

其中，njtsswgs

如标记8所示，参数vjtsswgs的公式为：

vjtsswgs＝vjtsswg_t*vjtsswgs_wl。

其中，vjtsswgs_wl为vjtsswgs的尺寸相关函数项。

如标记9所示，vjtsswg_t的公式为：

vjtsswgs_t＝vjtsswgs

其中，vjtsswgs

本发明实施例通过在MOSFET陷阱辅助隧穿模型1的陷阱辅助隧穿电流的第一函数即与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关的函数的3个参数中引入温度相关函数项且对温度相关函数项进行温度各各级项的展开，温度相关函数项的各级项的系数都为拟合参数且能通过拟合得到，所以，本发明实施例能实现对不同温度下的器件拟合，提高模型精度，能更好的反应MOSFET器件在实际电路中的特性；本发明实施例能在各种尺寸、各种偏压的MOSFET陷阱辅助隧穿模型1中实现温度模型。

本发明实施例MOSFET陷阱辅助隧穿模型1的提取方法用于对上面描述的本发明实施例MOSFET陷阱辅助隧穿模型1进行提取，包括如下步骤：

步骤一、设计不同尺寸的MOSFET。

步骤二、测量所述MOSFET的数据，利用所述MOSFET的数据拟合得到所述第二函数。

步骤三、所述MOSFET的数据中包括陷阱辅助隧穿电流的数据。

所述陷阱辅助隧穿电流的数据中还包括和器件尺寸相关的数据，在进行后续的所述第一函数的jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs的温度相关函数项的各拟合参数拟合之前，还包括：

将所述第一函数的jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs的温度相关函数项取固定值；

利用和器件尺寸相关的数据进行曲线拟合得到所述第一函数的jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs的尺寸相关函数项中的拟合参数。

jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs中的尺寸相关函数项的尺寸包括MOSFET的沟道区的长度和宽度。

所述陷阱辅助隧穿电流的数据中包括和器件工作温度相关的数据；利用和器件工作温度相关的数据进行曲线拟合得到所述第一函数的jtsswgs、njtsswgs和vtsswgs的温度相关函数项的各拟合参数。

以40LP的NMOS为例,和现有模型相比，按照本发明实施例方法提取的模型，得到了与数据更匹配，更好的结果。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。