專利名稱：體引出結(jié)構(gòu)soi場效應(yīng)晶體管等效電學(xué)模型及建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場效應(yīng)晶體管等效電學(xué)模型及其建模方法，尤其涉及一種體引出 結(jié)構(gòu)SOI場效應(yīng)晶體管的等效電學(xué)模型其建模方法，屬于微電子器件建模領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
MOSFET為一種四端口半導(dǎo)體器件，在各個端口施加不同的激勵，器件的漏極電流 也會相應(yīng)發(fā)生變化。通過對器件建立數(shù)學(xué)模型，得出輸入輸出的數(shù)學(xué)表達(dá)式，電路設(shè)計者使 用該模型進(jìn)行電路設(shè)計的SPICE仿真。SOI場效應(yīng)管(亦稱M0SFET) —般有兩種應(yīng)用模式，一種是有體引出的結(jié)構(gòu)(包括 T型柵引出結(jié)構(gòu)和H型柵引出結(jié)構(gòu))，另一種是無體引出的結(jié)構(gòu)(即浮體結(jié)構(gòu))。圖1為T 型柵引出結(jié)構(gòu)器件的版圖示意圖。對柵施加電壓時，T型柵102下面的襯底也會反型形成 導(dǎo)電溝道。目前一般認(rèn)為這個溝道的性質(zhì)與正常柵101下面的溝道完全一致，所以T型柵 102僅僅等效于增加了器件的有效寬度而已。然而，這種處理方式是極為簡單的，在目前的 工藝下，甚至是錯誤的，器件甚至?xí)憩F(xiàn)出一些SPICE模型無法涵蓋的特性。T型柵102非單一摻雜，一半摻雜N型雜質(zhì)，另一半摻雜P型雜質(zhì)，它的電學(xué)特性與 單一摻雜的正常柵101截然不同?；诖?，本發(fā)明提供了一種體引出結(jié)構(gòu)SOI場效應(yīng)晶體 管的等效電學(xué)模型，可以更加準(zhǔn)確有效的對SOI場效應(yīng)晶體管建模仿真。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種體引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管的等效 電學(xué)模型及其建模方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案—種體引出結(jié)構(gòu)SOI場效應(yīng)晶體管的等效電學(xué)模型，由內(nèi)部場效應(yīng)晶體管和外部 場效應(yīng)晶體管并聯(lián)組成，其中將所述體引出結(jié)構(gòu)SOI場效應(yīng)晶體管分為體引出部分和主體 部分，內(nèi)部場效應(yīng)晶體管代表體引出部分的寄生晶體管，外部場效應(yīng)晶體管代表主體部分 的正常晶體管。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，內(nèi)部場效應(yīng)晶體管和外部場效應(yīng)晶體管共用柵、源、漏和 體四端。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，內(nèi)部場效應(yīng)晶體管和外部場效應(yīng)晶體管擁有不同的模型 參數(shù)。上述體引出結(jié)構(gòu)SOI場效應(yīng)晶體管的等效電學(xué)模型的建模方法首先，分別制作體引出結(jié)構(gòu)器件和僅包含所述體引出結(jié)構(gòu)器件中的體引出部分的 輔助器件；然后，分別對體引出結(jié)構(gòu)器件和輔助器件進(jìn)行電學(xué)測試；將輔助器件的測試數(shù)據(jù)用于提取上述模型中內(nèi)部場效應(yīng)晶體管的相關(guān)參數(shù)，代表 體引出部分的寄生晶體管；
而代表正常晶體管的外部場效應(yīng)晶體管的相關(guān)參數(shù)，通過一個中間數(shù)據(jù)來進(jìn)行提 取，這個中間數(shù)據(jù)通過將所有體引出結(jié)構(gòu)器件的測試數(shù)據(jù)減去相同測試條件下輔助器件的 測試數(shù)據(jù)得到。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的等效電學(xué)模型完整地包括了體引出結(jié)構(gòu)SOI MOSFET器件物理結(jié)構(gòu) 的各個部分(即體引出部分和主體部分)對其電學(xué)特性的影響，提高了模型對器件電學(xué)特 性的擬合效果。準(zhǔn)確的SOI MOSFET器件模型有利于SOI電路設(shè)計仿真，從而對促進(jìn)SOI電 路的發(fā)展有重要意義。


圖1為實施例中T型柵引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管示意圖；圖2為實施例中體引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管的主體部分示意圖；圖3為實施例中體引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管的電學(xué)模型的SPICE符號示意 圖；圖4為實施例中體引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管的引出部分示意圖；圖5為實施例中體引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管的測試數(shù)據(jù)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的器件結(jié)構(gòu)，為了示出的方便附圖并未按照比例 繪制。本發(fā)明的發(fā)明人通過對體引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管測試研究發(fā)現(xiàn)采用T型 柵引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管中，如圖1所示，體引出部分的T型柵102下面的襯底也會 反型形成導(dǎo)電溝道，而且這個溝道的性質(zhì)與主體部分的正常柵101下面的溝道并不一致。T 型柵102并非單一摻雜，其一半摻雜N型雜質(zhì)，另一半摻雜P型雜質(zhì)，它的電學(xué)特性與單一 摻雜的正常柵101是截然不同的。目前，在仿真建模時通常將T型柵102僅僅等效于增加 了器件的有效寬度，可見按此建立的電學(xué)模型是很不準(zhǔn)確的，實際器件會表現(xiàn)出一些現(xiàn)有 SPICE模型無法涵蓋的特性。在上述的分析研究基礎(chǔ)上，本發(fā)明的發(fā)明人對體引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管的 現(xiàn)有電學(xué)模型進(jìn)行了改良。將體引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管分為主體部分和體引出部分 兩個部分來看待，如圖2和圖4所示，充分考慮了體引出部分(即T型柵102部分)的寄生 晶體管與主體部分正常晶體管的不同，建立了一種新的電學(xué)模型。該電學(xué)模型的SPICE符 號如圖3所示，由內(nèi)部場效應(yīng)晶體管和外部場效應(yīng)晶體管并聯(lián)組成，內(nèi)部場效應(yīng)晶體管代 表體引出部分(T柵102下的)的寄生晶體管，外部場效應(yīng)晶體管代表主體部分(正常柵 101下)的正常晶體管，兩個晶體管共用柵、源、漏和體四端，但是擁有不同的模型參數(shù)。電 路仿真時，分別調(diào)用各自的SPICE模型參數(shù)。圖1中，正常柵101、源102、漏103由掩模106定義N型摻雜(以NMOS為例，下 同)，體104由掩模107定義P型摻雜，T型柵由掩模106和掩模107共同定義摻雜極性。 圖2中，正常柵201、源203、漏204由掩模206定義N型摻雜。圖4中，源403、漏404由掩 模406定義N型摻雜，體405由掩模407定義P型摻雜，T型柵由掩模406和掩模407共同定義摻雜極性。其中圖4所示結(jié)構(gòu)可作為輔助器件，用于研究體引出部分(T柵102下的) 的寄生晶體管。外部場效應(yīng)晶體管和內(nèi)部場效應(yīng)晶體管各自的模型參數(shù)可以按照以下方法進(jìn)行 提取首先，分別制作如圖1所示體引出結(jié)構(gòu)的器件和如圖4所示結(jié)構(gòu)的輔助器件。然 后，分別對兩種器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行電學(xué)測試。將輔助器件的測試數(shù)據(jù)用于提取上述模型中內(nèi)部 場效應(yīng)晶體管的相關(guān)參數(shù)，代表體引出部分的寄生晶體管。而代表正常晶體管的外部場效 應(yīng)晶體管的相關(guān)參數(shù)，可以通過一個中間數(shù)據(jù)來進(jìn)行提取，這個中間數(shù)據(jù)通過將所有體引 出結(jié)構(gòu)器件的測試數(shù)據(jù)減去相同測試條件下輔助器件的測試數(shù)據(jù)得到。如圖5所示，曲線501為體引出結(jié)構(gòu)器件的測試數(shù)據(jù)，曲線502為輔助器件的測試 數(shù)據(jù)，曲線503為中間數(shù)據(jù)，由曲線501與曲線502相減而得。其中，體引出結(jié)構(gòu)器件的實 際測試數(shù)據(jù)曲線501明顯不是斜率單一的曲線，用單一的晶體管模型來擬合并不能準(zhǔn)確的 涵蓋其電學(xué)特性，而將其分為曲線502和曲線503，按照兩個并聯(lián)的晶體管分別進(jìn)行擬合分 析更為準(zhǔn)確。可見，本發(fā)明提出的等效電學(xué)模型能夠更加完整地反應(yīng)體引出結(jié)構(gòu)S0IM0SFET器 件物理結(jié)構(gòu)的各個部分(即體引出部分和主體部分)對其電學(xué)特性的影響。從而可以提高 模型對器件電學(xué)特性的擬合效果。準(zhǔn)確的SOI MOSFET器件模型有利于SOI電路設(shè)計仿真， 從而對促進(jìn)SOI電路的發(fā)展有重要意義。上述實施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉 此項技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā) 明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種體引出結(jié)構(gòu)SOI場效應(yīng)晶體管的等效電學(xué)模型，其特征在于由內(nèi)部場效應(yīng)晶體管和外部場效應(yīng)晶體管并聯(lián)組成；其中將所述體引出結(jié)構(gòu)SOI場效應(yīng)晶體管分為體引出部分和主體部分，內(nèi)部場效應(yīng)晶 體管代表體引出部分的寄生晶體管，外部場效應(yīng)晶體管代表主體部分的正常晶體管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體引出結(jié)構(gòu)SOI場效應(yīng)晶體管的等效電學(xué)模型，其特征在于 所述內(nèi)部場效應(yīng)晶體管和外部場效應(yīng)晶體管共用柵、源、漏和體四端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的體引出結(jié)構(gòu)SOI場效應(yīng)晶體管的等效電學(xué)模型，其特征在于 所述內(nèi)部場效應(yīng)晶體管和外部場效應(yīng)晶體管擁有不同的模型參數(shù)。
4.一種SOI場效應(yīng)晶體管的建模方法，其特征在于，該方法包括以下步驟首先，分別制作體引出結(jié)構(gòu)器件和僅包含所述體引出結(jié)構(gòu)器件中的體引出部分的輔助 器件；然后，分別對體引出結(jié)構(gòu)器件和輔助器件進(jìn)行電學(xué)測試；將輔助器件的測試數(shù)據(jù)用于提取上述模型中內(nèi)部場效應(yīng)晶體管的相關(guān)參數(shù)，代表體引 出部分的寄生晶體管；而代表正常晶體管的外部場效應(yīng)晶體管的相關(guān)參數(shù)，通過一個中間數(shù)據(jù)來進(jìn)行提取， 這個中間數(shù)據(jù)通過將所有體引出結(jié)構(gòu)器件的測試數(shù)據(jù)減去相同測試條件下輔助器件的測 試數(shù)據(jù)得到。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種體引出結(jié)構(gòu)的SOI場效應(yīng)晶體管的等效電學(xué)模型及其建模方法，該等效電學(xué)模型由內(nèi)部場效應(yīng)晶體管和外部場效應(yīng)晶體管并聯(lián)組成，其中將所述體引出結(jié)構(gòu)SOI場效應(yīng)晶體管分為體引出部分和主體部分，內(nèi)部場效應(yīng)晶體管代表體引出部分的寄生晶體管，外部場效應(yīng)晶體管代表主體部分的正常晶體管。本發(fā)明提出的等效電學(xué)模型完整地包括了體引出結(jié)構(gòu)SOIMOSFET器件物理結(jié)構(gòu)的各個部分，即體引出部分和主體部分對其電學(xué)特性的影響，提高了模型對器件電學(xué)特性的擬合效果。
文檔編號G06F17/50GK102147828SQ20111007220
公開日2011年8月10日 申請日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者伍青青, 柴展, 王曦, 羅杰馨, 陳靜 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所