[发明专利]一种与总剂量辐射相关的器件建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种器件建模方法，尤其是一种与总剂量辐射相关的器件建模方法。

背景技术

在设计集成电路时通常需要对所设计的电路结构进行仿真，以期在电路制造之前对电路的功能和性能有一定的预估。仿真时所用的器件模型直接影响仿真的精度。所谓器件模型就是一系列电学参数和物理参数的集合，利用这些简化的抽象参数来模拟复杂的真实器件的特性。一个好的器件模型是保证电路设计成功的关键因素。

总剂量效应是指半导体器件长期处于辐射环境下，在绝缘层(主要是氧化层)累积形成氧化物陷阱电荷和界面态电荷的现象。这种累积效应会引起的半导体器件性能退化，包括器件阈值电压的漂移、迁移率下降、漏电流的增加等。不采取加固措施的电路在经历一定累积剂量后性能会受到很大的影响，甚至出现功能失效。因此出现了各种加固方法和器件结构。此时出现了两个问题。一个是加固器件本身的建模问题。如图1所示，其中A为传统的非加固晶体管结构，B为采用闭合栅的加固晶体管结构。因为形状的不同，器件内部的电场分布也有很大不同，因此B结构的模型参数就应该和A结构不同。而当前电路设计者通常只能从工艺厂拿到A结构的模型参数，因此有必要对像B这样的结构进行建模。另外一个问题是，无论是像A这样的常规结构，还是像B这样的加固结构，在经历一定累积剂量的辐照后其器件参数都会发生不同程度的变化。图2给出了加固器件与非加固器件在辐射前后的转移特性曲线(I_D-V_G)的变化，由图可见，加固器件和非加固器件在辐射前后特性均发生了重大变化，如果仅用辐射前的器件模型，将不能预估器件在辐射后的性能。因此，对器件经历不同累积剂量辐照后的建模同样十分必要。

现有的与总剂量辐射相关的器件建模方法，大多是凭借经验和少量的试验数据来构建加固器件的模型和随总剂量变化的模型。比如，通常的加固器件闭合栅晶体管的建模方法是根据某种规则提取出等效的器件尺寸，然后采用常规非加固的器件模型来进行仿真。如前所述，这种把加固器件和非加固器件等效的模型精度很难达到较高的水平。另外，现有技术对于带累积剂量参数的器件建模，往往只是对获得的少量数据进行拟合，比如只对某个尺寸的晶体管，在某种偏置电压下进行测试和试验，并以此获得的数据进行器件建模，这种粗略的方法很难精确模拟器件本身的特性，使得电路的仿真精度不高。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种与总剂量辐射相关的器件建模方法，解决了各种电子器件在不同累积剂量辐射前后的建模问题，提高了电路的设计效率和成功率。

本发明的技术解决方案是：一种与总剂量辐射相关的器件建模方法，包括如下步骤：

(1)设计电子器件作为原始电子器件；

(2)根据步骤(1)设计的原始电子器件进行测试获得原始电子器件的测试数据，根据测试数据对原始电子器件进行模型提取，得到原始电子器件的器件模型；

(3)对步骤(1)设计的原始电子器件分别采用不同目标累积剂量进行辐照；

(4)对经过不同目标累积剂量辐照的原始电子器件分别进行测试得到新的测试数据，根据新的测试数据对经过辐照后的原始电子器件分别进行模型提取，获得经过全部目标累积剂量辐照后的电子器件模型；

(5)由步骤(2)获得的原始电子器件的器件模型和步骤(4)得到的经过全部目标累积剂量辐照后的电子器件模型共同构成与总剂量辐射相关的器件模型，从而完成与总剂量辐射相关的器件建模过程。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明对现有的建模方法进行了改进，提出了一种与总剂量辐射相关的器件建模方法，通过对原始电子器件进行测试和模型提取，获得原始电子器件的模型，同时对原始电子器件分别进行不同目标累积剂量辐照并进行测试和模型提取，获得全部目标累积剂量辐照后的器件模型，从而得到与总剂量辐射相关的器件模型，解决了各种器件在不同累积剂量辐射前后的建模问题，本发明通过对原始器电子件和经历不同累积剂量辐照后器件进行测试和参数提取，给出了对加固及非加固器件进行精确建模的方法，同时还将辐射剂量作为一个变量加入到器件模型中的实现方式，使得通过仿真能够准确预估电路在经历不同剂量的辐射后的性能，从而提高电路的设计效率和成功率。同时由于本发明对相同种类不同尺寸的加固器件和非加固器件进行测试和模型提取，增加了数据的拟合精度，提高了模型的精确性，在辐照时采用应用环境的剂量率，使得模型更接近真实的情况。

附图说明

图1为非加固晶体管A和加固晶体管B结构的平面图；