[发明专利]一种建立MOSFET模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件模型领域，具体涉及一种金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)模型的建立方法。

背景技术

随着集成电路产业的发展，集成电路的规模越来越大，复杂程度越来越高。对器件进行建模仿真已经成为集成电路设计中越来越重要的一个步骤。其可以大大缩短产品的设计、制造周期，提高效率，节约成本，提高成品率等。目前，建立MOSFET模型主要采用两种方法：一种是分块模型(Binning Model)方法，另一种是全局模型(Global Model)方法。

分块模型(Binning Model)一般是在图1所示的器件尺寸阵列中提取的。图中横坐标L为MOSFET的栅极长度，纵坐标W为MOSFET的栅极宽度。分块模型(Binning Model)方法将尺寸阵列分为若干个(几个到几十个)方块(bin)，每个方块(bin)具有自己的模型，称为子模型。每个子模型的参数由其对应方块(bin)的四个角上的器件模型(称之为单模型，Single Model)所对应的参数计算得出。最终的分块模型(Binning Model)就是由所有的子模型组成的。分块模型(Binning Model)因其先对每个器件分别提取单模型(Single Model)，然后把所有的单模型(Single Model)通过“binning”的过程生成最终的分块模型(Binning Model)；所以该分块模型(Binning Model)与阵列中的点对应的器件符合地很好。但是这种模型仿真速度慢，参数大多没有特定的物理意义。同时，该模型由许多子模型构成，模型维护比较困难，容易出现参数的不连续问题。如果出现参数的不连续问题，就需要重新调节相关尺寸器件的模型，然后重新经过“binning”过程生成新的分块模型(Binning Model)。如果还有参数不连续的问题，还需要重复以上过程，直至没有参数的不连续。

全局模型(Global Model)是用一个模型仿真全部尺寸的器件，该模型利用晶体管的性能与其尺寸之间的物理关系而提取各个参数值。全局模型的提取如图2所示。图中椭圆中的器件为全局模型提取所用到的主要器件。全局模型(Global Model)只使用一套参数拟合所有器件。这套参数称为全局参数(GOLBAL PARAMETER)，其具有物理意义。由此建立起来的全局模型(Global Model)具有物理趋势，不会出现参数不连续的问题。所以全局模型(Global Model)相对于分块模型(Binning Model)来说维护简单、省时省力。但对于单个器件来说，全局模型(Global Model)没有分块模型(Binning Model)符合得好，精度较差。

鉴于分块模型(Binning Model)和全局模型(Global Model)各自的缺陷，如何快速建立一种既没有参数连续性问题，同时拟合精度又好的半导体器件模型就显得非常必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种建立MOSFET模型的方法，在消除参数不连续的同时还具有很好的模型精度，并且能快速建立模型。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种建立MOSFET模型的方法，所述方法包括如下步骤：步骤1、以所述MOSFET的栅极长度和栅极宽度为坐标轴建立坐标系，并在所述坐标系的整个器件尺寸阵列中提取全局模型；步骤2、将所述步骤1所提取的全局模型中的参数Dvt0、Dvt1、Dvt2、nlx、prwg、prwb、k3、k3b、w0、dwg、dwb、b0、b1、l1、lw、lw1、ww、w1、ww1都设置为0；步骤3、以所述步骤2所提取的全局模型为基础，提取所述器件尺寸阵列中所有MOSFET器件的单模型；步骤4、提取分块模型。

进一步的，所述步骤1包括：A、提供一初始全局模型；B、提取大尺寸器件相关参数；C、提取宽且短沟道器件相关参数；D、提取长且窄沟道器件相关参数；E、提取小尺寸器件相关参数。其中，所述步骤C和步骤D可以互换顺序。

可选的，所述初始全局模型为BSIM3模型或由模型提取软件自动提取的全局模型。

可选的，所述大尺寸器件相关参数包括：Vth0、U0、Ua、Ub、Uc、K1、a0、ags、keta。

可选的，所述宽且短沟道器件相关参数包括：Dvt0、Dvt1、Dvt2、nlx、lint、rdsw、prwg、prwb、eta0、etab、pclm、pvag、vsat。

可选的，所述长且窄沟道器件相关参数包括：k3、k3b、w0、wint、dwg、dwb、b0、b1。