[发明专利]用于等比例缩小工艺的SPICE模型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路半导体器件模型生成方法，尤其涉及一种用于等比例缩小工艺(Shrink工艺)的SPICE模型生成方法。

背景技术

为了提高工艺竞争力，缩小芯片面积，往往采取在现有成熟工艺的基础上按一定比例把设计规则和尺寸缩小(shrink)，形成一个新的半导体工艺平台；该平台的设计者使用缩小前的设计值进行电路设计和仿真，而在硅片上形成缩小后的实际尺寸，若用常规的模型提取方法，其模型很难提取。如图1所示，现有的SPICE模型方法主要包括以下步骤：步骤1，模型数据测量；步骤2，模型参数提取；步骤3模型仿真。针对按比例缩小的工艺，现有SPICE模型技术一般采取在仿真(Simulation)网表(Netlist)中设置option scale(选择比)＝“shrink value”(缩小值)，即在网表中加Scale系数，让仿真工具在设计值的基础上自动根据shrinkvalue计算出器件的实际物理尺寸，而在模型参数提取前，即步骤1模型数据测量时，必须把器件设计值(channel length，channel width等)转换为实际值，输入到模型数据测量文件中，然后进行步骤2模型参数提取。

该模型方法比较简单，直观，能够满足简单的常规器件模型的一些工作，但有两个缺点：

1、在步骤1模型数据测试时必须把所有器件的尺寸相关的设计值转换为实际值，在模型参数提取流程中容易出现错误；

2、相对复杂的shrink情况下，模型处理比较困难，例如，某工艺按比例缩小成0.9，但晶体管栅长(gate length)每边会放大0.1um(微米)；其次还有某些特殊的晶体管器件需要在普通BSIM模型的基础上外挂一些子电路(SUBCKT电路)进行模型化(例如高压工艺)，使用shrink系数进行模型化会带来不利因素。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于等比例缩小工艺的SPICE模型方法，该方法实现了用常规的BSIM模型来进行Shrink工艺的SPICE模型提取，该方法对模型提取和模型使用者双方都非常方便。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于等比例缩小工艺的SPICE模型方法，包括如下步骤：步骤1，模型数据测量；步骤2，模型参数提取；步骤3模型仿真；在步骤2中，设置SPICE模型参数，并将实际工艺中的设计值转换为实际值，把物理尺寸的缩小量反映在模型参数中。

步骤2中所述的设置SPICE模型参数，通过在常规BSIM模型中选取如下物理参数，包括直流特性相关的参数及电容相关的参数。

在步骤2中按如下方法将晶体管宽和长的设计值转换为实际值：设置以下四个参数lln＝-1，wwn＝-1，ll＝0.5*(1-ratio)，ww＝0.5*(1-ratio)为固定值，按以下公式(1)～(4)将设计值转换为实际值：

其中，ratio为工艺缩小比例，Leff为晶体管的有效沟道长，Weff为晶体管的有效沟道宽，L为晶体管长的设计值，W为晶体管宽的设计值，DL、Lint、lw、lwn、lwl、lln、lwn、DW、Wint、wl、wln、wwl、wln、wwn、ll和ww为直流特性相关的参数。

在步骤2中按如下方法将结电容和栅电容的设计值转换为实际值：结电容，通过选取Cj，Cjsw，Cjswg参数乘以系数ratio；栅电容，通过选取电容相关模型参数，设置llc＝ll＝0.5*(1-ratio)，wwc＝ww＝0.5*(1-ratio)，按以下公式(a)～(d)将设计值转换为实际值：

其中，ratio为工艺缩小比例，Leffc为晶体管的有效沟道长，Weffc为晶体管的有效沟道宽，L为晶体管长的设计值，W为晶体管宽的设计值，DL、DLC、lwc、lwn、lwlc、lln、lwn、DW、DWC、wlc、wln、wwlc、wln、wwn、llc和wwc为电容相关模型参数。