双极型晶体管的器件失配的修正方法

摘要

本发明公开了一种双极型晶体管的器件失配的修正方法，首先，确定双极型晶体管的工艺失配参数为GP模型中的6个模型参数，分别为双极型晶体管的输运饱和电流、正向电流发射系数、电流放大倍数、正向厄莱电压、发射结电容、集电结电容；其次，设定这6个参数的随机偏差；再次，对双极型晶体管的器件失配进行修正。本发明可以在SPICE软件中对双极型晶体管的器件失配进行仿真分析，而且充分考虑到发射极宽度We、发射极长度Le和器件间距D对双极型晶体管的器件失配的影响。

主权项

1.一种双极型晶体管的器件失配的修正方法，其特征是：首先，确定双极型晶体管的工艺失配参数为GP模型中的6个模型参数，分别为双极型晶体管的输运饱和电流、正向电流发射系数、电流放大倍数、正向厄莱电压、发射结电容、集电结电容；其次，设定输运饱和电流的随机偏差设定正向电流发射系数的随机偏差设定电流放大倍数的随机偏差${\sigma }_{\mathrm{\Delta BF}}^2=\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}1}^2}{W_e\times L_e}+\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}2}^2}{W_e^2}+\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}3}^2}{L_e^2}+D^2\times T_{\mathrm{\Delta BF}}^2;$设定正向厄莱电压的随机误差设定发射结电容的随机误差${\sigma }_{\mathrm{\Delta CJE}}^2=\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}1}^2}{W_e\times L_e}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}2}^2}{W_e^2}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}3}^2}{L_e^2}+D^2\times T_{\mathrm{\Delta CJE}}^2;$设定集电结电容的随机误差${\sigma }_{\mathrm{\Delta CJC}}^2=\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}1}^2}{W_e\times L_e}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}2}^2}{W_e^2}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}3}^2}{L_e^2}+D^2\times T_{\mathrm{\Delta CJC}}^2;$其中W_e为双极型晶体管的发射极宽度、L_e为双极型晶体管的发射极长度、D为双极型晶体管之间的间距，S_ΔIS、T_ΔIS、S_ΔNF、T_ΔNF、S_ΔBF1、S_ΔBF2、S_ΔBF3、T_ΔBF、S_ΔVAF、T_ΔVAF、S_ΔCJE1、S_ΔCJE2、S_ΔCJE3、T_ΔCJE、S_ΔCJC1、S_ΔCJC2、S_CJC3、T_ΔCJC为随机偏差修正因子；再次，对双极型晶体管的器件失配进行修正，具体包括：$\mathrm{IS}=\mathrm{IS}\_\mathrm{original}+\frac{S_{\mathrm{\Delta IS}}}{\sqrt{W_e\times L_e}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)+D\times T_{\mathrm{\Delta IS}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right),$其中IS为修正后的双极型晶体管的输运饱和电流，IS_original为原始的双极型晶体管的输运饱和电流；$\mathrm{NF}=\mathrm{NF}\_\mathrm{original}+\frac{S_{\mathrm{\Delta NF}}}{\sqrt{W_e\times L_e}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)+D\times T_{\mathrm{\Delta NF}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right),$其中NF为修正后的双极型晶体管的正向电流发射系数，NF_original为原始的双极型晶体管的正向电流发射系数；$\begin{array}{c}\mathrm{BF}=\mathrm{BF}\_\mathrm{original}\times [1+\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}1}}{\sqrt{W_e\times L_e}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)+\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}2}}{W_e}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)\\ +\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}3}}{L_e}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)+D\times T_{\mathrm{\Delta BF}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)]\end{array},$其中BF为修正后的双极型晶体管的电流放大倍数，BF_original为原始的双极型晶体管的电流放大倍数；$\mathrm{VAF}=\mathrm{VAF}\_\mathrm{original}+\frac{S_{\mathrm{\Delta VAF}}}{\sqrt{W_e\times L_e}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)+D\times T_{\mathrm{\Delta VAF}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right),$其中VAF为修正后的双极型晶体管的正向厄莱电压，VAF_original为原始的双极型晶体管的正向厄莱电压；$\begin{array}{c}\mathrm{CJE}=\mathrm{CJE}\_\mathrm{original}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}1}}{\sqrt{W_e\times L_e}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}2}}{W_e}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)\\ +\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}3}}{L_e}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)+D\times T_{\mathrm{\Delta CJE}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)\end{array},$其中CJE为修正后的双极型晶体管的发射结电容，CJE_original为原始的双极型晶体管的发射结电容；$\begin{array}{c}\mathrm{CJC}=\mathrm{CJC}\_\mathrm{original}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}1}}{\sqrt{W_e\times L_e}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}2}}{W_e}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)\\ +\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}3}}{L_e}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)+D\times T_{\mathrm{\Delta CJC}}\times \mathrm{agauss}\left(\mathrm{0,1,3}\right)\end{array},$其中CJC为修正后的双极型晶体管的集电结电容，CJC_original为原始的双极型晶体管的集电结电容；所述agauss(0,1,3)表示期望值为1、标准差为1/3的正态分布取值范围内的随机数；所述随机偏差修正因子T_ΔIS、T_ΔNF、t_ΔBF、t_ΔVAF、T_ΔCJE、T_ΔCJC仅与D相关，所述随机偏差修正因子S_ΔIS、S_ΔNF、S_ΔVAF、S_ΔBF1、S_ΔCJE1、S_ΔCJC1仅与W_e和L_e相关，所述随机偏差修正因子S_ΔBF2、S_ΔCJE2、S_ΔCJC2仅与W_e相关，所述随机偏差修正因子S_ΔBF3、S_ΔCJE3、S_ΔCJC3仅与L_e相关；所述随机偏差修正因子S_ΔIS、T_ΔIS、S_ΔNF、T_ΔNF、S_ΔBF1、S_ΔBF2、S_ΔBF3、T_ΔBF、S_ΔVAF、T_ΔVAF、S_ΔCJE1、S_ΔCJE2、S_ΔCJE3、T_ΔCJE、S_ΔCJC1、S_ΔCJC2、S_ΔCJC3、T_ΔCJC的计算包括如下步骤：第1步，从实际测试得到的双极型晶体管的器件失配数据中，先挑选出Le取值最大的数据，再从中挑选出W_e取值最大的一组数据；将该组数据代入公式${\sigma }_{\mathrm{\Delta IS}}^2=D^2\times T_{\mathrm{\Delta IS}}^2,$${\sigma }_{\mathrm{\Delta NF}}^2=D^2\times T_{\mathrm{\Delta NF}}^2,$${\sigma }_{\mathrm{\Delta BF}}^2=D^2\times T_{\mathrm{\Delta BF}}^2,$${\sigma }_{\mathrm{\Delta VAF}}^2=D^2\times T_{\mathrm{\Delta VAF}}^2,$${\sigma }_{\mathrm{\Delta CJE}}^2=D^2\times T_{\mathrm{\Delta CJE}}^2,$${\sigma }_{\mathrm{\Delta CJC}}^2=D^2\times T_{\mathrm{\Delta CJC}}^2,$得到不同D取值所对应的T_ΔIS、T_ΔNF、T_ΔBF、T_ΔVAF、T_ΔCJE和T_ΔCJC的取值；第2步，将第1步得到的任意D取值所对应的T_ΔIS取值代入公式得到不同W_e和L_e取值所对应的S_ΔIS取值；将第1步得到的任意D取值所对应的T_ΔNF取值代入公式得到不同W_e和L_e取值所对应的S_ΔNF取值；将第1步得到的任意D取值所对应的T_ΔVAF取值代入公式得到不同W_e和L_e取值所对应的S_ΔVAF取值；第3步，将第1步得到的任意D取值所对应的T_ΔBF取值代入公式${\sigma }_{\mathrm{\Delta BF}}^2=\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}1}^2}{W_e\times L_e}+\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}2}^2}{W_e^2}+\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}3}^2}{L_e^2}+D^2\times T_{\mathrm{\Delta BF}}^2;$再从所有实际测试得到的双极型晶体管的器件失配数据中，挑选出L_e取值最大的数据代入公式得到不同W_e取值所对应的S_ΔBF2取值；再从所有实际测试得到的双极型晶体管的器件失配数据中，挑选出W_e取值最大的数据代入公式得到不同L_e取值所对应的S_ΔBF3取值；将第1步得到的任意D取值所对应的T_ΔCJE取值代入公式${\sigma }_{\mathrm{\Delta CJE}}^2=\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}1}^2}{W_e\times L_e}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}2}^2}{W_e^2}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}3}^2}{L_e^2}+D^2\times T_{\mathrm{\Delta CJE}}^2;$再从所有实际测试得到的双极型晶体管的器件失配数据中，挑选出L_e取值最大的数据代入公式得到不同We取值所对应的S_ΔCJE2取值；再从所有实际测试得到的双极型晶体管的器件失配数据中，挑选出W_e取值最大的数据代入公式得到不同L_e取值所对应的S_ΔCJE3取值；将第1步得到的任意D取值所对应的T_ΔCJC取值代入公式${\sigma }_{\mathrm{\Delta CJC}}^2=\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}1}^2}{W_e\times L_e}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}2}^2}{W_e^2}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}3}^2}{L_e^2}+D^2\times T_{\mathrm{\Delta CJC}}^2;$再从所有实际测试得到的双极型晶体管的器件失配数据中，挑选出L_e取值最大的数据代入公式得到不同W_e取值所对应的S_ΔCJC2取值；再从所有实际测试得到的双极型晶体管的器件失配数据中，挑选出W_e取值最大的数据代入公式得到不同L_e取值所对应的S_ΔCJC3取值；第4步，将第1步得到的任意D取值所对应的T_ΔBF取值、将第3步得到的任意W_e取值所对应的S_ΔBF2取值、将第3步得到的任意L_e取值所对应的S_ΔBF3取值一起代入公式${\sigma }_{\mathrm{\Delta BF}}^2=\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}1}^2}{W_e\times L_e}+\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}2}^2}{W_e^2}+\frac{S_{\mathrm{\Delta BF}3}^2}{L_e^2}+D^2\times T_{\mathrm{\Delta BF}}^2;$得到该W_e取值与该L_e取值所对应的S_ΔBF1的取值；重复多次以得到不同W_e取值与不同L_e取值所对应的各个S_ΔBF1的取值；将第1步得到的任意D取值所对应的T_ΔCJE取值、将第3步得到的任意We取值所对应的S_ΔCJE2取值、将第3步得到的任意L_e取值所对应的S_ΔCJE3取值一起代入公式${\sigma }_{\mathrm{\Delta CJE}}^2=\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}1}^2}{W_e\times L_e}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}2}^2}{W_e^2}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJE}3}^2}{L_e^2}+D^2\times T_{\mathrm{\Delta CJE}}^2;$得到该W_e取值与该L_e取值所对应的S_ΔCJE1的取值；重复多次以得到不同W_e取值与不同L_e取值所对应的各个S_ΔCJE1的取值；将第1步得到的任意D取值所对应的T_ΔCJC取值、将第3步得到的任意W_e取值所对应的S_ΔCJC2取值、将第3步得到的任意L_e取值所对应的S_ΔCJC3取值一起代入公式${\sigma }_{\mathrm{\Delta CJC}}^2=\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}1}^2}{W_e\times L_e}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}2}^2}{W_e^2}+\frac{S_{\mathrm{\Delta CJC}3}^2}{L_e^2}+D^2\times T_{\mathrm{\Delta CJC}}^2;$得到该W_e取值与该L_e取值所对应的S_ΔCJC1的取值；重复多次以得到不同W_e取值与不同L_e取值所对应的各个S_ΔCJC1的取值。