基于横向有源区效应的闪烁噪声模型及其提取方法与流程

本发明涉及半导体，特别是涉及一种基于横向有源区效应的闪烁噪声模型及其提取方法。

背景技术：

1、随着目前超大规模集成电路中模拟和射频电路的大量使用,影响电路模拟和射频性能的各种半导体器件的噪声特性及其建模仿真愈来愈引起人们的重视，能够准确全面地表征集成电路的最小单元器件的噪声特性已经成为业界专业人士努力追求的目标。在目前大量使用模拟和射频电路的超大规模集成电路中，半导体器件不管是主动器件像mosfet、bjt还是被动器件像电阻r等都会产生各种噪声。按照最基本的定义，噪声可以理解为干扰正常信号设计的扰动，它是一系列随机信号的总和，涵盖了不同随机产生的兼具幅度和相位的频率因素，尽管持续的均值可以通过测量被定量分析，但是任何瞬态的实际值是无法被预测的。对于被动器件而言，噪声的主要种类有热噪声(thermal noise)和闪烁噪声(1/fflicker noise)。闪烁噪声又叫1/f噪声，其功率频谱密度基本上与频率成反比。闪烁噪声是低频噪声，其主要影响器件的低频性能。

2、在先进集成电路里，器件的噪声特性特别是闪烁噪声(1/f)及其建模受到越来越多的重视，尤其是高性能的模拟电路中更为重要。现在先进工艺中为了提高器件载流子的迁移率而引入大量的应力增强技术，这些都导致器件周围的环境对器件自身的电学特性影响越来越大，进而对器件的噪声也有很大的影响。不同的横向的有源区的环境，对器件沟道的压应力产生的效果有不同，而这也是目前的器件噪声模型里面没有考虑的。

3、为解决上述问题，需要提出一种新型的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型及其提取方法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于横向有源区效应的闪烁噪声模型及其提取方法，用于解决现有技术中先进工艺中为了提高器件载流子的迁移率而引入大量的应力增强技术，这些都导致器件周围的环境对器件自身的电学特性影响越来越大，进而对器件的噪声也有很大的影响。不同的横向的有源区的环境，对器件沟道的压应力产生的效果有不同，而这也是目前的器件噪声模型里面没有被考虑到的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于横向有源区效应的闪烁噪声模型，包括：

3、第一闪烁噪声模型，所述第一闪烁噪声模型的参数包括所述器件结构的宽度、长度频率、温度中的至少一种；

4、根据所述器件结构沟道与左、右横向的有源区边缘之间的距离建立的关于所述横向有源区环境的函数；

5、根据所述横向有源区环境的函数与所述第一闪烁噪声模型建立的第二闪烁噪声模型。

6、优选地，所述器件结构包括主动器件和被动器件。

7、优选地，所述第一闪烁噪声模型为sid＝f(w,l,f,t)，w,l,f,t分别为所述器件结构的宽度、长度、频率、温度。

8、优选地，所述横向有源区环境的函数为

9、，

10、其中，sa、sb分别为所述左、右有源区与所述器件结构沟道之间的距离，γ，α，β,a,a,b,b,c,c,d,d为系数。

11、优选地，所述第二闪烁噪声模型sid＝f(w,l,f,t)*f(sa,sb)。

12、本发明还提供一种基于横向有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，包括：

13、步骤一、设计不同横向有源区环境的器件结构，之后获取所述器件结构的测量数据；

14、步骤二、根据所述测量数据建立第一闪烁噪声模型，所述第一闪烁噪声模型的参数包括所述器件结构的宽度、长度频率、温度中的至少一种；

15、步骤三、根据所述器件结构沟道与左、右横向的有源区边缘之间的距离建立关于所述横向有源区环境的函数；

16、步骤四、根据所述横向有源区环境的函数与所述第一闪烁噪声模型建立第二闪烁噪声模型。

17、优选地，步骤一中的所述器件结构包括主动器件和被动器件。

18、优选地，步骤一中所述设计不同横向有源区环境的器件结构，之后获取所述器件结构的测量数据的方法包括：设计不同横向有源区环境的器件版图，之后根据所述器件版图在衬底上制得所述器件结构，之后测量所述器件结构的所述测量数据。

19、优选地，步骤二中的所述第一闪烁噪声模型为sid＝f(w,l,f,t)，w,l,f,t分别为所述器件结构的宽度、长度、频率、温度。

20、优选地，步骤二中根据所述测量数据建立第一闪烁噪声模型的方法包括：建立所述第一闪烁噪声模型，之后根据所述测量数据进行曲线拟合，判断所述曲线拟合的精度是否符合设置值：若否，则调整所述参数至所述曲线拟合符合设置值；若是，则进行之后的步骤。

21、优选地，步骤三中所述关于所述横向有源区环境的函数为

22、，

23、其中，sa、sb分别为所述左、右有源区与所述器件结构沟道之间的距离，γ，α，β,a,a,b,b,c,c,d,d为系数。

24、优选地，步骤三中所述根据所述横向有源区环境的函数与所述第一闪烁噪声模型建立第二闪烁噪声模型的方法包括：建立所述第二闪烁噪声模型，对横向有源区环境进行曲线拟合，判断所述曲线拟合的精度是否符合预设值：若是，则进行所述第二闪烁噪声模型验证；若否，则修改所述所述横向有源区环境的函数至所述曲线拟合的精度符合预设值。

25、优选地，步骤四中的所述第二闪烁噪声模型sid＝f(w,l,f,t)*f(sa,sb)。

26、如上所述，本发明的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型及其提取方法，具有以下有益效果：

27、本发明提高了闪烁噪声模型拟合精度；能够设计更合理的版图；引入与横向有源区的变化尺寸相关的函数，能更精准建模，且更好的反应器件的实际电路中特性；适用于各种器件类型的噪声模型，例如mos，各类电阻等等。

技术特征：

1.一种基于横向有源区效应的闪烁噪声模型，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型，其特征在于：所述器件结构包括主动器件和被动器件。

3.根据权利要求1所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型，其特征在于：所述第一闪烁噪声模型为sid＝f(w,l,f,t)，w,l,f,t分别为所述器件结构的宽度、长度、频率、温度。

4.根据权利要求1或3所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型，其特征在于：所述横向有源区环境的函数为

5.根据权利要求4所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型，其特征在于：所述第二闪烁噪声模型sid＝f(w,l,f,t)*f(sa,sb)。

6.根据权利要求1至5仍一项所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，其特征在于：步骤一中的所述器件结构包括主动器件和被动器件。

8.根据权利要求6所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，其特征在于：步骤一中所述设计不同横向有源区环境的器件结构，之后获取所述器件结构的测量数据的方法包括：设计不同横向有源区环境的器件版图，之后根据所述器件版图在衬底上制得所述器件结构，之后测量所述器件结构的所述测量数据。

9.根据权利要求6所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，其特征在于：步骤二中的所述第一闪烁噪声模型为sid＝f(w,l,f,t)，w,l,f,t分别为所述器件结构的宽度、长度、频率、温度。

10.根据权利要求6所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，其特征在于：步骤二中根据所述测量数据建立第一闪烁噪声模型的方法包括：建立所述第一闪烁噪声模型，之后根据所述测量数据进行曲线拟合，判断所述曲线拟合的精度是否符合设置值：若否，则调整所述参数至所述曲线拟合符合设置值；若是，则进行之后的步骤。

11.根据权利要求1或9所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，其特征在于：步骤三中所述关于所述横向有源区环境的函数为

12.根据权利要求6所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，其特征在于：步骤三中所述根据所述横向有源区环境的函数与所述第一闪烁噪声模型建立第二闪烁噪声模型的方法包括：建立所述第二闪烁噪声模型，对横向有源区环境进行曲线拟合，判断所述曲线拟合的精度是否符合预设值：若是，则进行所述第二闪烁噪声模型验证；若否，则修改所述所述横向有源区环境的函数至所述曲线拟合的精度符合预设值。

13.根据权利要求6所述的基于横向有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，其特征在于：步骤四中的所述第二闪烁噪声模型sid＝f(w,l,f,t)*f(sa,sb)。

技术总结
本发明提供一种基于横向有源区效应的闪烁噪声模型，包括第一闪烁噪声模型，第一闪烁噪声模型的参数包括器件结构的宽度、长度频率、温度中的至少一种；根据器件结构沟道与左、右横向的有源区边缘之间的距离建立的关于横向有源区环境的函数；根据横向有源区环境的函数与第一闪烁噪声模型建立的第二闪烁噪声模型。本发明提高了闪烁噪声模型拟合精度；能够设计更合理的版图；引入与横向有源区的变化尺寸相关的函数，能更精准建模，且更好的反应器件的实际电路中特性；适用于各种器件类型的噪声模型，例如MOS，各类电阻等等。

技术研发人员：张瑜,商干兵,谢金磊
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14