[发明专利]BSIMSOI4直流模型参数的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定SOI MOSFET器件模型参数的方法，尤其涉及一种BSIMSOI4直流模型参数的确定方法，属于微电子器件建模领域。

背景技术

MOSFET为一种四端口半导体器件，在各个端口施加不同的激励，器件的漏极电流也会相应发生变化。通过对器件建立数学模型，得出输入输出的数学表达式，电路设计者使用该模型进行电路设计的SPICE仿真。目前已提出多种关于MOSFET的数学模型，每种模型都包含大量的参数。BSIM模型是器件模型的标准，被各大半导体生产商广泛使用。

SOI MOSFET器件因其内部复杂的物理机制，相比体硅器件，其模型方程更复杂，模型参数更多。对于浮体结构器件，由于体区与外部不相连，处于电学“浮空”状态，导致器件在实际工作时，流入体区的各种电流成分(结电流、寄生三极管电流、栅至体电流、栅致漏电流等)使得体区电荷积累，体区电位不恒定，引起Kink效应和GIFBE效应等。另外，由于SOI MOSFET器件底部有一层低导热率的埋氧层(BOX)，直流测试时，温度来不及排除，使得沟道温度高于环境温度，即出现“自热效应”。然而，在实际的数字电路应用中，因器件工作在高速开关状态，热量来不及积累，“自热效应”不明显或消失。

准确的器件模型是电路仿真的可靠保证，只有准确的提取与体区、自热效应相关的所有参数，才能提高基于SOI工艺的IC设计成功率。BSIMSOI4模型体系包含了丰富的结电流和寄生三极管等模型方程，能有效的描述上述效应。BSIMSOI4拥有数十个描述SOI独特性能的参数，需要进行特别的测试条件设定，以获取准确的参数。相比其他方案，本发明提供了一种更为准确有效的提取BSIMSOI4模型直流参数的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种BSIMSOI4直流模型参数的确定方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种BSIMSOI4直流模型参数的确定方法，包括以下步骤：

(1)提供若干不同沟道长度L和不同沟道宽度W的体引出结构MOSFET器件和浮体结构MOSFET器件；其中，0.85L_min≤W≤1μm，0.85L_min≤L≤1μm，W_min和L_min为工艺决定的最小值；

(2)利用半导体参数测量仪测量所有器件在不同温度下的电学特性数据；其中，体引出结构MOSFET器件所测量的电学特性包括：Id-Vg-Vp、Id/Ip-Vd-Vg、Ig-Vg-Vd、Ig-Vp、Ip-Vg-Vd、Is/Id-Vp及Id/Ip-Vp-Vd特性，浮体结构MOSFET器件所测量的电学特性包括：Id-Vg-Vp、Id-Vd-Vg及Ig-Vg-Vd特性；

(3)测量所有体引出结构MOSFET器件和浮体结构MOSFET器件的热阻参数Rth，并根据步骤(2)所测的电学特性数据获取各个体引出结构MOSFET器件和浮体结构MOSFET器件的无自热效应的电学特性曲线；其中，体引出结构MOSFET器件的无自热效应的电学特性曲线包括：Id-Vg-Vp、Id/Ip-Vd-Vg、Ig-Vg-Vd、Ig-Vp、Ip-Vg-Vd、Is/Id-Vp及Id/Ip-Vp-Vd曲线，浮体结构MOSFET器件的无自热效应的电学特性曲线包括：Id-Vg-Vp、Id-Vd-Vg及Ig-Vg-Vd曲线；

(4)依次按照下述步骤提取BSIMSOI4模型中的体引出结构MOSFET器件直流参数和浮体结构MOSFET器件直流参数：

(a)计算Vg＝0.5Vgg，Vd＝0.1V，Vp＝0V的偏压条件下的W＝1μm且L＝L_min的体引出结构MOSFET器件与浮体结构MOSFET器件的Id比值，记作ratio，取参数dwc＝(1-ratio)/nbc，其中nbc为器件的版图参数；

(b)根据W＝1μm且L＝1μm的体引出结构MOSFET器件的电学特性数据提取BSIMSOI4模型中体引出结构MOSFET器件的体效应的相关参数；

(c)根据W＝1μm且L＝1μm的体引出结构MOSFET器件的Is/Id-Vp曲线提取BSIMSOI4模型中体引出结构MOSFET器件的源体结和漏体结的相关参数；