基于相邻有源区效应的闪烁噪声模型及其提取方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种基于相邻有源区效应的闪烁噪声模型及其提取方法。


背景技术：

2.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。
3.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。不同的相邻的有源区的环境，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。
4.为解决上述问题，需要提出一种新型的基于相邻有源区效应的闪烁噪声模型及其提取方法。


技术实现要素：

5.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相邻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。不同的相邻的有源区的环境，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的问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于相邻有源区效应的闪烁噪声模型，包括：
7.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；
8.根据所述器件结构与其横向、纵向的有源区边缘之间的距离建立的关于不同相邻有源区环境的函数；
9.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。
10.优选地，所述器件结构包括主动器件和被动器件。
11.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。
12.优选地，所述关于所述相邻有源区环境的模型计算公式为
[0013][0014]
，其中，osx1、osx2分别为所述左、右有源区与所述器件结构之间的距离，osy1、osy2分别为所述上、下有源区与所述器件结构之间的距离，γ，α，β,a,a,b,b,c,c,d,d为系数。
[0015]
优选地，所述第二闪烁噪声模型sid＝f(w,l,f,t)*f(osx1，osx2，osy1，osy2)。
[0016]
本发明还提供一种基于相邻有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，包括：
[0017]
步骤一、设计不同相邻有源区环境的器件结构，所述相邻有源区环境包括横向、纵向的有源区环境，之后获取所述器件结构的测量数据；
[0018]
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；
[0019]
步骤三、根据有源区与所述器件结构之间的距离建立关于所述相邻有源区环境的模型计算公式；
[0020]
步骤四、根据所述相邻有源区环境的模型计算公式与所述第一闪烁噪声模型建立第二闪烁噪声模型。
[0021]
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。
[0022]
优选地，步骤一中所述设计不同相邻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：设计不同相邻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。
[0023]
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。
[0024]
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。
[0025]
优选地，步骤三中所述有源区域与所述器件结构之间的距离包括所述器件结构与左、右有源区的距离以及与上、下有源区的距离。
[0026]
优选地，步骤三中所述关于所述相邻有源区环境的模型计算公式为
[0027][0028]
，其中，osx1、osx2分别为所述左、右有源区与所述器件结构之间的距离，osy1、osy2分别为所述上、下有源区与所述器件结构之间的距离，γ，α，β,a,a,b,b,c,c,d,d为系数。
[0029]
优选地，步骤三中所述根据所述相邻有源区环境的模型计算公式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，对相邻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，则修改所述所述相邻有源区环境的模型计算公式至所述曲线拟合的精度符合预设值。
[0030]
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(osx1，osx2，osy1，osy2)。
[0031]
如上所述，本发明的基于相邻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：
[0032]
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；引入与相邻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。
附图说明
[0033]
图1显示为本发明的第二闪烁噪声模型中的相邻有源区环境示意图；
[0034]
图2显示为本发明的提取方法示意图；
[0035]
图3显示为现有技术的模型噪声拟合示意图；
[0036]
图4显示为本发明的模型噪声拟合示意图。
具体实施方式
[0037]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0038]
本发明提供一种基于相邻有源区效应的闪烁噪声模型，包括：
[0039]
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；需要说明的是，第一闪烁噪声模型的参数根据实际需求还可能包括更多的类型。
[0040]
在一种可选的实施方式中，器件结构包括主动器件和被动器件。主动器件(active component)：电路器件中能够执行资料运算、处理的器件。包括各式各样的晶片，例如半导
体器件中的有源晶体、积体电路、影像管和显示器等都属于主动器件。主动器件也叫作有源器件。有源器件的基本定义如果电子元器件工作时，其内部有电源存在，则这种器件叫做有源器件。主动器件是一种具有增益，或是依靠电流方向的电子零件。实际上，是指电阻、电容、电感以外的电子零件(它们称为“被动器件”)。主动器件的例子如晶体管、可控硅整流器、真空管等。被动器件(passive components)：相对于主动器件来说的，是指不影响信号基本特徵，而仅令讯号通过而未加以更动的电路器件。最常见的有电阻、电容、电感、陶振、晶振、变压器等。
[0041]
在一种可选的实施方式中，第一闪烁噪声模型为sid＝f(w,l,f,t)，w,l,f,t分别为器件结构的宽度、长度、频率、温度。需要说明的是，第一闪烁噪声模型的参数根据实际需求还可能包括更多的类型。
[0042]
根据器件结构与其横向、纵向的有源区边缘之间的距离建立的关于不同相邻有源区环境的函数；
[0043]
在一种可选的实施方式中，请参阅图1，关于相邻有源区环境的模型计算公式为
[0044][0045]
，其中，osx1、osx2分别为左、右有源区与器件结构之间的距离，osy1、osy2分别为上、下有源区与器件结构之间的距离，γ，α，β,a,a,b,b,c,c,d,d为系数。
[0046]
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。在已有的第一闪烁噪声模型基础上调整函数的表达式，这种方法通过增加了与不同的相邻有源区环境的尺寸相关的函数，从而建立更为精确的第二闪烁噪声模型。这种新型模型能够更好的反映器件在不同周围环境下的特性，更加接近实际情况，从而使得适用性更好。
[0047]
在一种可选的实施方式中，第二闪烁噪声模型sid＝f(w,l,f,t)*f(osx1，osx2，osy1，osy2)。
[0048]
在一种可选的实施方式中，请参阅图3，其显示了原有的器件闪烁噪声(1/f)模型即第一闪烁噪声模型的拟合效果，请参阅图4，其显示了第二闪烁噪声模型sid＝f(w,l,f,t)*f(osx1，osx2，osy1，osy2)的拟合效果，第二闪烁噪声模型的拟合效果更好，可以得到与相邻有源区环境相关的噪声模型，设计者就可以通过仿真该模型了解器件在不同相邻有源区环境下的特性情况，就可以在开始设计的时候将该因素考虑进去，这样就使得该新型模型更能反映实际器件特性。
[0049]
请参阅图2，本发明还提供一种基于相邻有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，包括：
[0050]
步骤一、设计不同相邻有源区环境的器件结构，相邻有源区环境包括横向、纵向的有源区环境，之后获取器件结构的测量数据；
[0051]
在一种可选的实施方式中，步骤一中的器件结构包括主动器件和被动器件。主动器件(active component)：电路器件中能够执行资料运算、处理的器件。包括各式各样的晶
片，例如半导体器件中的有源晶体、积体电路、影像管和显示器等都属于主动器件。主动器件也叫作有源器件。有源器件的基本定义如果电子元器件工作时，其内部有电源存在，则这种器件叫做有源器件。主动器件是一种具有增益，或是依靠电流方向的电子零件。实际上，是指电阻、电容、电感以外的电子零件(它们称为“被动器件”)。主动器件的例子如晶体管、可控硅整流器、真空管等。被动器件(passive components)：相对于主动器件来说的，是指不影响信号基本特徵，而仅令讯号通过而未加以更动的电路器件。最常见的有电阻、电容、电感、陶振、晶振、变压器等。
[0052]
在一种可选的实施方式中，步骤一中设计不同相邻有源区环境的器件结构，之后获取器件结构的测量数据的方法包括：设计不同相邻有源区环境的器件版图，之后根据器件版图在衬底上制得器件结构，之后测量器件结构的测量数据。
[0053]
步骤二、根据测量数据建立第一闪烁噪声模型，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；需要说明的是，第一闪烁噪声模型的参数根据实际需求还可能包括更多的类型。
[0054]
在一种可选的实施方式中，步骤二中的第一闪烁噪声模型为sid＝f(w,l,f,t)，w,l,f,t分别为器件结构的宽度、长度、频率、温度。需要说明的是，第一闪烁噪声模型的参数根据实际需求还可能包括更多的类型。
[0055]
在一种可选的实施方式中，步骤二中根据测量数据建立第一闪烁噪声模型的方法包括：建立第一闪烁噪声模型，之后根据测量数据进行曲线拟合，判断曲线拟合的精度是否符合设置值：若否，则调整参数至曲线拟合符合设置值；若是，则进行之后的步骤。
[0056]
步骤三、根据有源区与器件结构之间的距离建立关于相邻有源区环境的模型计算公式；
[0057]
在一种可选的实施方式中，步骤三中有源区域与器件结构之间的距离包括器件结构与左、右有源区的距离以及与上、下有源区的距离。
[0058]
在一种可选的实施方式中，请参阅图1，步骤三中关于相邻有源区环境的模型计算公式为
[0059][0060]
，其中，*为乘以，osx1、osx2分别为左、右有源区与器件结构之间的距离，osy1、osy2分别为上、下有源区与器件结构之间的距离，γ，α，β,a,a,b,b,c,c,d,d为系数。
[0061]
在一种可选的实施方式中，步骤三中根据相邻有源区环境的模型计算公式与第一闪烁噪声模型建立第二闪烁噪声模型的方法包括：建立第二闪烁噪声模型，对相邻有源区环境进行曲线拟合，判断曲线拟合的精度是否符合预设值：若是，则进行第二闪烁噪声模型验证；若否，则修改相邻有源区环境的模型计算公式至曲线拟合的精度符合预设值。
[0062]
步骤四、根据相邻有源区环境的模型计算公式与第一闪烁噪声模型建立第二闪烁噪声模型。在已有的第一闪烁噪声模型基础上调整函数的表达式，这种方法通过增加了与
不同的相邻有源区环境的尺寸相关的函数，从而建立更为精确的第二闪烁噪声模型。这种新型模型能够更好的反映器件在不同周围环境下的特性，更加接近实际情况，从而使得适用性更好。
[0063]
在一种可选的实施方式中，步骤四中的第二闪烁噪声模型sid＝f(w,l,f,t)*f(osx1，osx2，osy1，osy2)，*为乘以。
[0064]
在一种可选的实施方式中，请参阅图3，其显示了原有的器件闪烁噪声(1/f)模型即第一闪烁噪声模型的拟合效果，请参阅图4，其显示了第二闪烁噪声模型sid＝f(w,l,f,t)*f(osx1，osx2，osy1，osy2)的拟合效果，第二闪烁噪声模型的拟合效果更好，可以得到与相邻有源区环境相关的噪声模型，设计者就可以通过仿真该模型了解器件在不同相邻有源区环境下的特性情况，就可以在开始设计的时候将该因素考虑进去，这样就使得该新型模型更能反映实际器件特性。
[0065]
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0066]
综上所述，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；引入与相邻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。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0067]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种基于相邻有源区效应的闪烁噪声模型，其特征在于，包括：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；根据所述器件结构与其横向、纵向的有源区边缘之间的距离建立的关于不同相邻有源区环境的函数；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。2.根据权利要求1所述的基于相邻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所述的基于相邻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所述的基于相邻有源区效应的闪烁噪声模型，其特征在于：所述关于所述相邻有源区环境的模型计算公式为其中，osx1、osx2分别为所述左、右有源区与所述器件结构之间的距离，osy1、osy2分别为所述上、下有源区与所述器件结构之间的距离，γ，α，β,a,a,b,b,c,c,d,d为系数。5.根据权利要求1所述的基于相邻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(osx1，osx2，osy1，osy2)。6.根据权利要求1至5仍一项所述的基于相邻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、设计不同相邻有源区环境的器件结构，所述相邻有源区环境包括横向、纵向的有源区环境，之后获取所述器件结构的测量数据；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；步骤三、根据有源区与所述器件结构之间的距离建立关于所述相邻有源区环境的模型计算公式；步骤四、根据所述相邻有源区环境的模型计算公式与所述第一闪烁噪声模型建立第二闪烁噪声模型。7.根据权利要求6所述的基于相邻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所述的基于相邻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相邻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：设计不同相邻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所述的基于相邻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所述的基于相邻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6所述的基于相邻有源区效应的闪烁噪声模型的提取方法，其特征在于：步骤三中所述有源区域与所述器件结构之间的距离包括所述器件结构与左、右有源区的距离以及与上、下有源区的距离。12.根据权利要求6所述的基于相邻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相邻有源区环境的模型计算公式为其中，osx1、osx2分别为所述左、右有源区与所述器件结构之间的距离，osy1、osy2分别为所述上、下有源区与所述器件结构之间的距离，γ，α，β,a,a,b,b,c,c,d,d为系数。13.根据权利要求6所述的基于相邻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相邻有源区环境的模型计算公式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，对相邻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，则修改所述所述相邻有源区环境的模型计算公式至所述曲线拟合的精度符合预设值。14.根据权利要求6所述的基于相邻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(osx1，osx2，osy1，osy2)。

技术总结
本发明提供一种基于相邻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；根据器件结构与其横向、纵向的有源区边缘之间的距离建立的关于不同相邻有源区环境的函数；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；引入与相邻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。各类电阻等等。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：2023.05.30
技术公布日：2023/10/7