BSIMSOI4直流模型参数的确定方法

摘要

本发明公开了一种BSIMSOI4直流模型参数的确定方法，该方法通过提供若干不同尺寸的体引出结构MOSFET器件和浮体结构MOSFET器件；测量所有体引出结构MOSFET器件的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，以及所有浮体结构MOSFET器件的Id-Vg-Vp、Id-Vd-Vg及Ig-Vg-Vd特性；并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；然后依次按照特定步骤提取BSIMSOI4模型的直流参数。本发明根据模型方程依次选择适当的测试曲线，逐步确定各类参数，从而可准确有效的提取出BSIMSOI4模型的直流参数。

主权项

一种BSIMSOI4直流模型参数的确定方法，其特征在于，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，0.85Wmin≤W≤1μm，0.85Lmin≤L≤1μm，Wmin和Lmin为工艺决定的最小值；(2)利用半导体参数测量仪测量所有体引出结构MOSFET器件和浮体结构MOSFET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‑Vd‑Vg、Ip‑Vd‑Vg、Ig‑Vg‑Vd、Ig‑Vp、Ip‑Vg‑Vd、Is‑Vp、Id‑Vp、Id‑Vp‑Vd、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‑Vd‑Vg、Ip‑Vd‑Vg、Ig‑Vg‑Vd、Ig‑Vp、Ip‑Vg‑Vd、Is‑Vp、Id‑Vp、Id‑Vp‑Vd、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＝Lmin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＝I μm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器件的体效应的参数vth0，k1，k2；(c)根据W＝1μm且L＝1μm的体引出结构MOSFET器件的Is‑Vp或 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参数ndiodes，ndioded，jdifs，jdifd，nrecfs，nrecfd，nrecrs，nrecrd，Vrec0s，Vrec0d，jrecs，jrecd，ntuns，ntund，vtun0s，Vtun0d，jtuns，jtund；(d)根据W＝1μm且L＝1μm的体引出结构MOSFET器件的Ip‑Vp‑Vd或Id‑Vp‑Vd曲线提取BSIMSOI4模型中体引出结构MOSFET器件的寄生三极管的参数nbjt，lbjt0，jbjts，jbjtd，vabjt，aely，ahlis，ahlid；通过调整载流子扩散长度1n优化所有W＝1μm的体引出结构MOSFET器件的Ip‑Vp‑Vd或Id‑Vp‑Vd曲线的拟合效果，从而确定体引出结构MOSFET器件的载流子扩散长度1n；(e)根据W＝1μm且L＝1μm的体引出结构MOSFET器件的I g‑Vp曲线和Ip‑Vg‑Vd曲线提取BSIMSOI4模型中体引出结构MOSFET器件的栅至体电流的参数αgb1，βgb1，vevb，vgb1，αgb2，βgb2，Vecb，vgb2；(f)根据W＝1μm且L＝1μm的体引出结构MOSFET器件的Ip‑Vg‑Vd曲线提取BS IMSOI 4模型中体引出结构MOSFET器件的栅致漏电流的参数agidl，agisl，bgidl，bgisl，cgidl，cgisl，egidl，egisl；(g)根据所有尺寸的体引出结构MOSFET器件电学特性数据提取BSIMSOI4模型中体引出结构MOSFET器件的漏电流Id和栅电流Ig的相关参数；(h)根据W＝1μm且L＝1μm的体引出结构MOSFET器件的Ip‑Vg‑Vd曲线和Ip‑Vd‑Vg曲线提取BSIMSOI4模型中体引出结构MOSFET器件的碰撞电离电流的参数α0，β0，β1，β2，fbjtii，vdsatii0，sii0，siil，sii2，siid；通过调整碰撞电离长度系数1ii和碰撞电离饱和电场esatii，优化所有W＝1μm的体引出结构MOSFET器件的Ip‑Vg‑Vd曲线和Ip‑Vd‑Vg曲线的拟合效果，从而确定体引出结构MOSFET器件的碰撞电离长度系数1ii和碰撞电离饱和电场esatii；(i)提取BSIMSOI4模型中体引出结构MOSFET器件的与阈值电压、 迁移率、串联电阻、饱和速度、结电流、寄生三极管和碰撞电离电流相关的温度参数，从而得到BSIMSOl4模型中体引出结构MOSFET器件的所有直流参数；(j)先将提取好的所有体引出结构MOSFET器件的直流参数应用于浮体结构MOSFET器件模型，然后将nbc、漏端附加栅周长pdbcp、源端附加栅周长psbcp置为零，保持体偏压的参数k1，k2，dvt2，k3b，cdscb，keta，uc，prwb，pdiblcb，cgidl，cgisl，栅致漏电流、栅至体电流、结电流及寄生三极管的相关参数均不更改，并微调其余BSIMSOI4模型中浮体结构MOSFET器件的直流参数，优化浮体结构MOSFET器件的无自热效应的电学特性曲线拟合效果，从而确定BSIMSOI4模型中浮体结构MOSFET器件的所有直流参数。