阱电阻模型及利用该模型描述阱电阻的方法

文档序号:533453 发布日期:2021-06-01 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 阱电阻模型及利用该模型描述阱电阻的方法 (Trap resistance model and method for describing trap resistance by using same ) 是由 张晓东 张昊 于 2021-02-20 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种阱电阻模型及利用该模型描述阱电阻的方法,其中,测量在不同温度下不同长度和宽度的阱电阻器件阵列的iv曲线;提取长度相同但宽度不同的器件的电压系数;获取电压系数随宽度变化的趋势;得到电压系数与宽度的幂律关系;利用该模型描述阱电阻特性,在芯片设计仿真使用。本发明的阱电阻模型将宽度方向的电压系数考虑在内,同时包含了电压系数在宽度方向和长度方向的依赖关系,这样利用该模型能够更加准确地描述阱电阻,不但适用于宽度较大的器件,而且也适用于宽度较小的器件。(The invention discloses a trap resistance model and a method for describing trap resistance by using the same, wherein the iv curve of a trap resistance device array with different lengths and widths at different temperatures is measured; extracting voltage coefficients of devices with the same length but different widths; acquiring the trend of the voltage coefficient changing along with the width; obtaining a power law relation between a voltage coefficient and a width; the well resistance characteristics are described by using the model, and the model is used in chip design simulation. The well resistance model takes the voltage coefficient in the width direction into consideration, and simultaneously contains the dependency relationship of the voltage coefficient in the width direction and the length direction, so that the well resistance can be more accurately described by using the model, and the well resistance model is not only suitable for devices with larger widths, but also suitable for devices with smaller widths.)

阱电阻模型及利用该模型描述阱电阻的方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路设计领域,特别是指一种阱电阻模型及利用该模型描述阱电阻的方法。

背景技术

在模拟电路设计中,电阻是一种常见的重要的元器件,不仅要求电阻精度高,更需要有精确的电阻参数来正确描述电阻性能。目前传统的阱电阻的计算公式如下:

lwleff=ll/(l^lln)+lw/(w^lwn)+lwl/[(l^lln)*(w^lwn)]

wwleff=wl/(l^wln)+ww/(w^wwn)+wwl/[(l^wln)*(w^wwn)]

leff=l-dl-lwleff

weff=w-dw-wwleff

pt=temper-25

tfac=1+tc1*pt+tc2*pt*pt

R=rsh*(leff/weff)*tfac*[1.0+ec1*v/(leff^elfact)+ec2*v*v/(leff^(2*elfact))]

其中,lwleff为电阻在长度方向通过长度/宽度/面积计算的有效长度偏移量参数,wwleff为电阻在宽度方向通过长度/宽度/面积计算的有效宽度偏移量参数,l为电阻的长度,w为电阻的宽度,ll为长度方向偏移量长度依赖参数,lw为长度方向偏移量宽度依赖参数,wl为宽度方向偏移量长度依赖参数,ww为宽度方向偏移量宽度依赖参数,dl为电阻蚀刻长度误差,dw为电阻蚀刻宽度误差,lln为长度方向偏移量长度依赖参数系数,lwn为长度方向偏移量宽度依赖参数系数,lwl为长度方向偏移量长度宽度交叉系数,wln为宽度方向偏移量长度依赖参数系数,wwn为宽度方向偏移量宽度依赖参数系数,wwl为宽度方向偏移量长度宽度交叉系数,leff为电阻的有效长度,weff为电阻的有效宽度,temper为实际温度,pt为实际温度与25的差值,tfac为温度系数项,tc1为一阶温度系数,tc2为二阶温度系数,R为电阻,rsh为方块电阻,v为电压,elfact为长度方向的指数项系数,ec1为一阶电压系数参数,ec2为二阶电压系数参数。

图1至图4为利用现有传统的阱电阻模型对不同宽度的器件的电阻进行拟合的效果示意图,其中实线表示模型拟合结果,散点线表示测试结果。传统的阱电阻模型只考虑长度方向上的电压系数,难以得到阱电阻的最佳拟合,尤其对于较小宽度的电阻器(narrowdevice),其准确性较差,如图1和图2所示。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种阱电阻模型,可以解决现有阱电阻模型只考虑长度方向的电压系数而无法得到准确的电阻的问题。同时,本发明还提供一种利用该模型描述阱电阻的方法。

为解决上述技术问题,本发明提供的阱电阻模型,所述模型采用下述公式描述:

R=rsh*(leff/weff)*tfac*[1.0+ec1*(weff^wec1)*v/(leff^elfact)+ec2*(weff^wec2)*v*v/(leff^(2*elfact))];

leff=l-dl-lwleff

weff=w-dw-wwleff

tfac=1+tc1*pt+tc2*pt*pt

pt=temper-25

lwleff=ll/(l^lln)+lw/(w^lwn)+lwl/[(l^lln)*(w^lwn)]

wwleff=wl/(l^wln)+ww/(w^wwn)+wwl/[(l^wln)*(w^wwn)]

其中,lwleff为电阻在长度方向通过长度/宽度/面积计算的有效长度偏移量参数,wwleff为电阻在宽度方向通过长度/宽度/面积计算的有效宽度偏移量参数,l为电阻的长度,w为电阻的宽度,ll为长度方向偏移量长度依赖参数,lw为长度方向偏移量宽度依赖参数,wl为宽度方向偏移量长度依赖参数,ww为宽度方向偏移量宽度依赖参数,dl为电阻蚀刻长度误差,dw为电阻蚀刻宽度误差,lln为长度方向偏移量长度依赖参数系数,lwn为长度方向偏移量宽度依赖参数系数,lwl为长度方向偏移量长度宽度交叉系数,wln为宽度方向偏移量长度依赖参数系数,wwn为宽度方向偏移量宽度依赖参数系数,wwl为宽度方向偏移量长度宽度交叉系数,leff为电阻的有效长度,weff为电阻的有效宽度,temper为实际温度,pt为实际温度与25的差值,tfac为温度系数项,tc1为一阶温度系数,tc2为二阶温度系数,R为电阻,rsh为方块电阻,v为电压,elfact为长度方向的指数项系数,ec1为一阶电压系数参数,ec2为二阶电压系数参数,wec1为一阶电压系数宽度方向依赖幂指数,wec2为一阶电压系数宽度方向依赖幂指数。

同时,为了解决上述技术问题,本发明还提供获取阱电阻的方法,包括如下步骤:

步骤S1,测量不同温度下不同长度和宽度的阱电阻器件阵列的iv曲线;

步骤S2,提取长度相同但宽度不同的器件的电压系数;

步骤S3,获取电压系数随宽度变化的趋势;

步骤S4,得到电压系数与宽度的幂律关系;

步骤S5,利用上述模型描述阱电阻的特性,以用于芯片的设计仿真。

与现有的阱电阻模型相比,本发明的阱电阻模型将宽度方向的电压系数考虑在内,同时包含了电压系数在宽度方向和长度方向的依赖关系,这样利用该模型能够更加准确地描述阱电阻,不但适用于宽度较大的器件,而且也适用于宽度较小的器件。

附图说明

图1至图4为利用传统的阱电阻模型对不同宽度的器件进行电阻拟合的效果示意图;

图5为本发明中获取阱电阻的方法的流程图;

图6至图9为利用本发明的阱电阻模型对不同宽度的器件进行电阻拟合的效果示意图;

图10和图11为利用本发明的阱电阻模型描述阱电阻的过程中拟合电压系数与电阻有效宽度的关系得到的拟合曲线。

具体实施方式

下面结合附图通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可以由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用,本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用,本领域技术人员在不背离本发明的精神下可以进行各种类似推广和替换。

鉴于现有传统的阱电阻模型中,只考虑到电压系数与电阻长度的依赖关系,因此对于一些宽度较小的窄器件,很难得到准确的拟合结果。

在此基础上,本申请的阱电阻模型充分考虑电压系数与电阻宽度的依赖关系,采用下述公式描述:

R=rsh*(leff/weff)*tfac*[1.0+ec1*(weff^wec1)*v/(leff^elfact)+ec2*(weff^wec2)*v*v/(leff^(2*elfact))];

leff=l-dl-lwleff

weff=w-dw-wwleff

tfac=1+tc1*pt+tc2*pt*pt

pt=temper-25

lwleff=ll/(l^lln)+lw/(w^lwn)+lwl/[(l^lln)*(w^lwn)]

wwleff=wl/(l^wln)+ww/(w^wwn)+wwl/[(l^wln)*(w^wwn)]

其中,lwleff为电阻在长度方向通过长度/宽度/面积计算的有效长度偏移量参数,wwleff为电阻在宽度方向通过长度/宽度/面积计算的有效宽度偏移量参数,l为电阻的长度,w为电阻的宽度,ll为长度方向偏移量长度依赖参数,lw为长度方向偏移量宽度依赖参数,wl为宽度方向偏移量长度依赖参数,ww为宽度方向偏移量宽度依赖参数,dl为电阻蚀刻长度误差,dw为电阻蚀刻宽度误差,lln为长度方向偏移量长度依赖参数系数,lwn为长度方向偏移量宽度依赖参数系数,lwl为长度方向偏移量长度宽度交叉系数,wln为宽度方向偏移量长度依赖参数系数,wwn为宽度方向偏移量宽度依赖参数系数,wwl为宽度方向偏移量长度宽度交叉系数,leff为电阻的有效长度,weff为电阻的有效宽度,temper为实际温度,pt为实际温度与25的差值,tfac为温度系数项,tc1为一阶温度系数,tc2为二阶温度系数,R为电阻,rsh为方块电阻,v为电压,elfact为长度方向的指数项系数,ec1为一阶电压系数参数,ec2为二阶电压系数参数,wec1为一阶电压系数宽度方向依赖幂指数,wec2为二阶电压系数宽度方向依赖幂指数,wec1和wec2为拟合值。

基于上述阱电阻模型描述阱电阻的方法,如图5所示,包括如下步骤:

步骤S1,测量不同温度下不同长度和宽度的阱电阻器件阵列的iv(电流-电压)曲线;

步骤S2,提取长度相同但宽度不同的器件的电压系数;

步骤S3,获取电压系数随宽度变化的趋势;

步骤S4,得到电压系数与宽度的幂律关系;

步骤S5,利用权利要求1所述的模型描述阱电阻的特性,以用于芯片的设计仿真。

以上所述为利用本发明的阱电阻模型描述阱电阻的方法,现结合一具体实施例加以说明。

首先,测量不同温度下,不同长度和宽度的阱电阻器件阵列的iv曲线;

然后,选择长度相同但宽度不同的器件,提取电压系数,例如W/L=0.9/100、W/L=1.2/100、W/L=10/100、W/L=20/100一组尺寸的阱电阻,提取电压系数;

接着,获取电压系数随宽度变化的趋势;

再接着,确定电压系数与宽度的幂律关系;

具体地,电压系数公式R=a*(1+VCR1*v+VCR2*v*v),其中VCR1为一阶电压系数,VCR2为二阶电压系数。图10和图11为VCR1和VCR2分别与电阻有效宽度的拟合曲线图,其中趋势线拟合程度的指标R2越接近1拟合程度越高;在实际拟合过程中,调节wec1和wec2拟合电压系数与电阻有效宽度的关系;

最后,基于上述模型描述阱电阻。

图6至图9为利用本发明的阱电阻模型对不同宽度的器件的电阻进行拟合的效果示意图,其中实线表示模型拟合结果,散点线表示测试结果。本发明的阱电阻模型将宽度方向的电压系数考虑在内,同时包含了电压系数在宽度方向和长度方向的依赖关系,这样利用该模型能够更加准确地得到阱电阻,不但适用于宽度较大的器件(如图8和图9所示),而且也适用于宽度较小的器件(如图6和图7所示)。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明,该实施例仅仅是本发明的较佳实施例,本发明并不局限于上述实施方式。在不脱离本发明原理的情况下,本领域的技术人员做出的等效置换和改进,均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

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