[发明专利]基于BSIM4模型的MOS器件子电路温度模型及建模方法

说明书

本发明公开了一种基于BSIM4模型的MOS器件子电路温度模型及建模方法，包括：步骤1，流片测试得到实测数据；步骤2，选择目标MOS器件和待调准的电学特性参数；步骤3，进行拟合，建立MOS器件的BSIM4直流温度模型；步骤4，在经过拟合的BSIM4直流温度模型基础上，针对目标MOS器件和待调准的电学特性参数涉及的模型参数分别建立子电路温度模型；步骤5，对子电路温度模型分别进行曲线拟合，如果拟合结果与实测数据一致，则进入步骤6，否则调整子电路温度模型的相应参数，并重复该步骤；步骤6，建模结束。本发明在BSIM4模型基础上增加子电路温度模型，使MOS器件的直流温度模型更准确地反映实测数据，克服了原有MOS器件的BSIM4直流温度模型不能同时调准Idlin和Idsat的缺陷。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域的SPICE建模技术，具体涉及一种基于BSIM4模型的MOS器件子电路温度模型及建模方法。

背景技术

SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是一种用于电路描述和仿真的语言与仿真器软件，用于检测电路的连接和功能的完整性，以及用于预测电路的行为。SPICE主要用于模拟电路和混合信号电路的仿真。如果想要SPICE很好地工作，必须提供器件级模型参数，业界通用的SPICE模型有BSIM系列、PSP或经验模型等。SPICE建模工程师依靠器件理论及经验，提取模型参数以供SPICE仿真程序使用。

SPICE建模是连接半导体工艺制造技术与电路设计的桥梁，它为电路设计者提供电路仿真的器件级模型。一个完整的工艺节点的SPICE模型一般包括MOSFET、双极性晶体管BJT以及相关的后端金属互联层电容(MOM电容)、MOSFET的寄生电阻Resistor、MOS变容管(MOS Varactor)、二极管Diode等模型。SPICE模型的目标就是使用BSIM模型将器件的IV曲线以及电学参数随尺寸变化的趋势都拟合准确，提取出正确的BSIM模型参数组。

目前，SPICE建模主要使用BSIM4模型对MOS管的直流特性进行建模。通常，在25度常温下对MOS管直流特性建模，然后还需要对-40℃、-15℃、25℃、85℃、125℃五个温度进行数据测试并进行温度模型的建模，使SPICE模型能够准确反映-40℃到125℃范围内的MOS管电学特性，其中MOS管器件的几个常见电学特性参数定义如表1所示，其中Vds为源漏电压，Vgs为栅源电压，Ids为源漏电流，Vbs为衬底与源之间的电压差，Vdd为工作电压。

表1