一种对场效应晶体管进行建模的方法及电路仿真方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路设计领域，特别涉及一种对场效应晶体管进行建模的方法及电路仿真方法。
【背景技术】
[0002]浅沟槽隔离(shallow trend isolat1n, STI)技术用以实现场效应晶体管(MOSFET)之间的隔离。浅沟槽隔离结构的形成原理是将与浅沟槽对应的硅衬底表面刻蚀出沟槽，将二氧化硅(S12)填入所述沟槽中。
[0003]浅沟槽隔离技术是局部隔离硅氧化隔离技术的替代者，是深亚微米工艺的主流隔离技术。浅沟槽隔离结构的沟槽具有比较陡直的侧壁，所以具有较小的面积，可以提高场效应晶体管的集成度。又由于其制造过程中采用CMP工艺，所以具有非常好的表面平坦性。此夕卜，STI结构的漏电流也比较小，闩锁保护能力强。由于这些优点，浅沟槽隔离结构在0.25微米及以下的工艺节点中得到了非常广泛的应用。
[0004]浅沟槽隔离技术的具体工艺包括:在衬底上形成浅沟槽，所述浅沟槽用于隔离衬底上的有源区，所述浅沟槽的形成方法可以为刻蚀工艺；在浅沟槽内填入介质，并在衬底表面形成介质层，所述介质材料可以为氧化硅；对所述介质进行退火；用化学机械抛光法(Chemical Mechanical Polishing, CMP)处理所述介质层。
[0005]在集成电路设计领域中，集成电路设计人员需要对集成电路进行仿真，其中涉及对场效应晶体管进行建模，场效应晶体管模型用于对所述场效应晶体管的特性描述。场效应晶体管模型一般由集成电路制造厂商提供，一种典型的场效应晶体管模型是BSM4。
[0006]但是，现有技术的基于BSM4等的仿真系统内的场效应晶体管模型是忽略浅沟槽隔离结构带给晶体管结构的影响的:在场效应晶体管尺寸比较大时，浅沟槽隔离结构对场效应晶体管参数和性能的影响可以忽略；但随着集成电路产业的不断发展，场效应晶体管的尺寸不断缩小，浅沟槽拐角处形成凹槽之后，场效应晶体管的宽度等效增加，但现有技术的场效应晶体管模型未考虑到这一结果特点，不能准确描述真实场效应晶体管的特性。
【发明内容】
[0007]本发明技术方案所解决的技术问题是，如何建立准确的场效应晶体管模型，以提高电路仿真的精度。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明技术方案提供了一种对场效应晶体管进行建模的方法，包括:
[0009]调取被选择场效应晶体管所记录的输入的栅极电压和输入栅极电压时所产生的漏极电流，以得到所述场效应晶体管的漏极电流随栅极电压变化的关系；所述场效应晶体管包括晶体管结构和浅沟槽隔离结构；
[0010]基于所述场效应晶体管的漏极电流随栅极电压变化的关系获取所述晶体管结构的第一等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系及所述浅沟槽隔离结构的第二等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系；
[0011]根据所述晶体管结构的第一等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系和所述浅沟槽隔离结构的第二等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系建立场效应晶体管模型。
[0012]可选的，所述场效应晶体管的漏极电流随栅极电压变化的关系被所述场效应晶体管的IdO-Vg曲线拟合，所述晶体管结构的第一等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系被所述晶体管结构的Idl-Vg曲线拟合，所述浅沟槽隔离结构的第二等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系被所述浅沟槽隔离结构的Id2-Vg曲线拟合；其中，Vg为所述场效应晶体管的栅极电压，IdO为所述场效应晶体管的漏极电流，Idl为所述第一等效漏极电流，Id2为所述第二等效漏极电流。
[0013]可选的，所述场效应晶体管的漏极电流随栅极电压变化的关系被所述场效应晶体管的1gEra-Vg曲线拟合，所述晶体管结构的第一等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系被所述晶体管结构的1gE11-Vg曲线拟合，所述浅沟槽隔离结构的第二等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系被所述浅沟槽隔离结构的1gE12-Vg曲线拟合；其中，Vg为所述场效应晶体管的栅极电压，Era为所述场效应晶体管宽度归一化后的电子密度，E11为所述晶体管结构宽度归一化后的电子密度，E12为所述浅沟槽隔离结构宽度归一化后的电子密度。
[0014]可选的，所述场效应晶体管的漏极电流随栅极电压变化的关系被所述场效应晶体管的Era-Vg曲线拟合，所述晶体管结构的第一等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系被所述晶体管结构的E11-Vg曲线拟合，所述浅沟槽隔离结构的第二等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系被所述浅沟槽隔离结构的E12-Vg曲线拟合；其中，Vg为所述场效应晶体管的栅极电压，Era为所述场效应晶体管宽度归一化后的电子密度，E11为所述晶体管结构宽度归一化后的电子密度，E12为所述浅沟槽隔离结构宽度归一化后的电子密度。
[0015]可选的，所述基于所述场效应晶体管的漏极电流随栅极电压变化的关系获取所述晶体管结构的第一等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系及所述浅沟槽隔离结构的第二等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系包括:
[0016]测量所述场效应晶体管的阈值电压；
[0017]根据所测量的阈值电压，得到小于所述阈值电压的第一电压的变化范围和大于所述阈值电压的第二电压的变化范围，所述栅极电压的变化范围包括所述第一电压的变化范围和第二电压的变化范围；所述晶体管结构的第一等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系为所述场效应晶体管的漏极电流随所述第二电压变化的关系，所述浅沟槽隔离结构的第二等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系为所述场效应晶体管的漏极电流随第一电压变化的关系。
[0018]可选的，根据所述晶体管结构的第一等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系和所述浅沟槽隔离结构的第二等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系建立场效应晶体管模型包括:
[0019]基于所述晶体管结构的第一等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系构建晶体管结构模型，当所述场效应晶体管处于饱和区时，所述场效应晶体管模型为处于饱和区的所述晶体管结构模型；
[0020]基于所述浅沟槽隔离结构的第二等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系构建浅沟槽隔离结构模型，当所述场效应晶体管处于亚阈值区时，所述场效应晶体管模型为处于亚阈值区的所述浅沟槽隔离结构模型。
[0021]为了解决上述技术问题，本发明技术方案还提供了一种电路仿真方法，所述电路包括至少一个场效应晶体管，所述电路仿真方法包括:
[0022]利用如上所述的方法对所述场效应晶体管进行建模，以形成所述场效应晶体管模型；
[0023]基于所述场效应晶体管模型对所述电路进行仿真。
[0024]本发明技术方案至少具备如下有益效果；
[0025]本发明技术方案能够结合浅沟槽隔离结构的特性和晶体管结构特性，准确描述场效应晶体管的特性，从而建立场效应晶体管的模型。特别的，本发明技术方案的浅沟槽隔离结构的特性和晶体管结构特性是基于系统记录的场效应晶体管的栅极电压和输入栅极电压时产生的漏极电流得到的，基于所述漏极电流随栅极电压变化的关系，可得到浅沟槽隔离结构中“第一等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系”这一特性、也可得到晶体管结构中“第二等效漏极电流随所述栅极电压变化的关系”这一特性，以得到浅沟槽隔离结构特性和晶体管结构特性，依据上述两个特性所建立的场效应管模型更为符合场效应晶体管真实特性。
[0026]基于本发明技术方案的建模方式所建立的场效应晶体管模型具备更强的扩展性:系统内部所记录的场效应晶体管的数据、浅沟槽隔离结构特性和晶体管结构特性等步骤都是可以独立修改和独立扩展的，在模型建立方面具有更强的适应性。
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