[发明专利]MOS器件SPICE局域失配模型

说明书

本发明通过在现有MOS器件SPICE局域失配模型中增加宽长效应系数，将宽长效应对MOS器件SPICE局域失配模型的影响充分考虑，重新建立SPICE局域失配模型方程。其中，阈值电压(vth0)SPICE局域失配模型方程为lcal_vth0_d_n＝aa×gl_1n×geo_fac×mos_local_flag；gl_1n是正态分布函数，geo_fac是尺寸因子，mos_local_flag是局域失配模型标识。阈值电压宽长效应系数aa＝mis_a_1×L^mis_a_2×W^mis_a_3，mis_a_1是阈值电压调整参数，mis_a_2是长度效应参数，mis_a_3是宽度效应参数,L是MOS器件版图实际长度，W是MOS器件版图实际宽度。本发明能准确的反映局域失配随着宽长变化而产生的变化，使SPICE局域失配模型适配范围更广，能与实测数据具有更高的吻合度。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种MOS器件SPICE局域失配模型。

背景技术

根据经典文献，MOS器件的失配是某些制造工艺流程中导致相同MOS器件物理量不随时间改变的随机涨落的现象。特定工艺下器件失配程度决定了电路的最终设计精度和成品率。电路设计者需要精确的MOSFET失配模型来约束电路优化设计，版图设计者需要相应的设计规则来减小芯片失配。尤其是在CMOS工艺器件尺寸进入深亚微米范围后，器件失配随着尺寸的减小而愈发严重，制约了射频/模拟集成电路的性能。当然，数字电路也不是完全不考虑器件失配的影响，在大规模存储器的设计中，必须考虑晶体管失配对子存储单元时钟信号的影响。

局域失配和全局失配：局域失配可以简单理解为局部区域内器件之间的参数失配；而全局失配是整个硅片上的参数变化(如温度，掺杂浓度)而引起的失配。我们研究的局域失配由两部分引起：

器件在版图上的尺寸。器件的面积越大，就越会有好的匹配效果。这被称为“面积定律”。器件在版图上的距离。器件在版图上靠的越近，匹配效果也越好。这被称为“间距定律”。

其中，P是器件的某个电学参数，σ_P是P的失配ΔP的标准差Ap和Sp分别是面积效应参数及间距效应参数，D是两个器件的间距。

旧的SPICE局域失配模型方程一般在MOS器件的紧凑模型中的某几个参数上加上局域失配模型，比如阈值电压vth0，单位伏特(V)，关系到MOS晶体管在漏端电压Vd给定情况下，栅极电压Vg加到多大的时候晶体管能够导通并工作。以及，载流子迁移率u0，单位电场强度下载流子的漂移速度，单位是平方厘米/(伏特·秒)，cm²/(v·s)，关系到晶体管饱和电流Idsat或线性区电流Idlin和大小，而Idsat大小代表晶体管的性能强弱。这两个参数的传统的局域失配模型如下，它们分别用来调整电压失配和电流失配的程度：

vth0：

lcal_vth0_d_n＝(va×gl_1n)×geo_fac×mos_local_flag 公式①

u0:

lcal_u0_d_n＝(vb×gl_2n)×geo_fac×mos_local_flag 公式②