CN110765712B - Mosfet陷阱辅助隧穿模型及其提取方法 - Google Patents

Mosfet陷阱辅助隧穿模型及其提取方法 Download PDF

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CN110765712B CN201911052384.0A CN201911052384A CN110765712B CN 110765712 B CN110765712 B CN 110765712B CN 201911052384 A CN201911052384 A CN 201911052384A CN 110765712 B CN110765712 B CN 110765712B
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Abstract

本发明公开了一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型，MOSFET陷阱辅助隧穿模型为由初始模型优化而成的优化模型；初始模型中陷阱辅助隧穿电流为初始第一函数和第二函数的乘积；初始第一函数与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关；第二函数为和漏极电流相关的函数；初始第一函数的参数和器件的尺寸或偏压变化无关；优化模型中具有由初始第一函数优化而成的优化第一函数，优化第一函数的参数为随器件尺寸或偏压而变化的函数。本发明还公开了一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法。本发明能实现对不同尺寸或者不同偏压的情况下的器件拟合，提高模型精度。

Description

MOSFET陷阱辅助隧穿模型及其提取方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型。本发明还涉及一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法。
背景技术
随着半导体制造技术的不断进步,CMOS工艺器件制造工艺已经发展到了纳米级，目前最小尺寸已经缩减到20纳米，而且10纳米的研发已经提上日程。随着制程的更新，对于器件的模型的要求就越来越高。一个精准的模型对于高技术的设计显得越来越重要。目前关于MOSFET陷阱辅助隧穿(trap-assisted tunneling)模型里面，被广泛应用的是一个标准化的模型，对于不同尺寸或者不同偏压的情况下的器件拟合只能做一些牺牲，这对于设计者而言是不利的。
现有MOSFET陷阱辅助隧穿模型中陷阱辅助隧穿电流为第一函数和第二函数的乘积；第一函数与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关；所述第二函数为和漏极电流相关的函数；所述第一函数的参数和器件的尺寸或偏压变化无关；用公式表示为：
Figure SMS_1
Figure SMS_2
Figure SMS_3
表示陷阱辅助隧穿电流，F1(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示第一函数，F(Id)表示第二函数，Id表示漏极电流；
Weffcj表示源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压；
jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs分别为第一函数的三个参数。jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流；njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素；vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数。
T表示温度，jtsswgs(T)表示参数jtsswgs为和温度相关的函数；njtsswgs(T)表示参数njtsswgs为和温度相关的函数。在温度固定时，不同尺寸或不同偏压下jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs的值都为固定值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型，能实现对不同尺寸或者不同偏压的情况下的器件拟合，提高模型精度。为此，本发明还提供一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的MOSFET陷阱辅助隧穿模型为由初始模型优化而成的优化模型。
所述初始模型中陷阱辅助隧穿电流为初始第一函数和第二函数的乘积；所述初始第一函数与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关；所述第二函数为和漏极电流相关的函数；所述初始第一函数的参数和器件的尺寸或偏压变化无关。
所述优化模型中具有由所述初始第一函数优化而成的优化第一函数，所述优化第一函数的参数为随器件尺寸或偏压而变化的函数，使MOSFET的尺寸或偏压变化时，所述优化第一函数的参数也随之变化，使所述MOSFET陷阱辅助隧穿模型中的所述陷阱辅助隧穿电流的仿真精度提升。
进一步的改进是，所述优化第一函数的参数包括3个，分别为：jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs；
jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流；
njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素；
vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数。
进一步的改进是，所述优化第一函数的公式为：
Figure SMS_4
其中，F(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示所述第一函数，Weffcj表示源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压。
进一步的改进是，参数jtsswgs的函数公式为：
jtsswgs＝jtsswgs0*jtsswgs_wl；
jtsswgs_wl＝(r_rjtsswg+lrjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rjtsswg)+wrjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rjtsswg)+p_rjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，jtsswgs0为jtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
jtsswgs_wl为jtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rjtsswg为jtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rjtsswg为jtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
进一步的改进是，参数njtsswgs的函数公式为：njtsswgs＝njtsswg0*njtsswgs_wl；
njtsswgs_wl＝(r_rnjtsswg+lrnjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rnjtsswg)+wrnjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rnjtsswg)+p_rnjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，njtsswgs0为njtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
njtsswgs_wl为njtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
进一步的改进是，参数vtsswgs的函数公式为：vtsswgs＝vtsswg0*vtsswgs_wl；
vtsswgs_wl＝(r_rvtsswgs+lrvtsswgs/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rvtsswgs)+wrvtsswgs/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rvtsswgs)+p_rvtsswgs/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，vtsswgs0为vtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
vtsswgs_wl为vtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rvtsswgs为vtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rvtsswg为vtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
进一步的改进是，jtsswgs和njtsswgs还都为随温度变化的函数。
进一步的改进是，所述MOSFET的关键尺寸小于等于20nm。
为解决上述技术问题，本发明提供的MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法包括如下步骤：
步骤一、设计不同尺寸的MOSFET。
步骤二、测量所述MOSFET的陷阱辅助隧穿电流的数据。
步骤三、建立MOSFET陷阱辅助隧穿模型的初始模型；所述初始模型中陷阱辅助隧穿电流为初始第一函数和第二函数的乘积；所述初始第一函数与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关；所述第二函数为和漏极电流相关的函数；所述初始第一函数的参数和器件的尺寸或偏压变化无关。
步骤四、根据步骤二中测量的数据对所述初始模型进行拟合；如果拟合不满足要求，则返回步骤三中并对所述初始模型的参数进行修改；如果拟合满足要求，则进行后续步骤五。
步骤五、在所述初始模型的基础上进行优化建立所述MOSFET陷阱辅助隧穿模型的优化模型；所述优化模型中具有由所述初始第一函数优化而成的优化第一函数，所述优化第一函数的参数为随器件尺寸或偏压而变化的函数。
步骤六、根据步骤二中测量的数据对所述优化模型进行拟合；如果拟合不满足要求，则返回步骤五中并对所述优化模型的所述优化第一函数的参数进行修改；如果拟合满足要求，则进行后续步骤七。
步骤七、对所述优化模型进行验证。
MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法，其特征在于：所述优化第一函数的参数包括3个，分别为：jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs；
jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流；
njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素；
vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数。
进一步的改进是，所述优化第一函数的公式为：
Figure SMS_5
其中，F(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示所述第一函数，Weffcj表示源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压。
进一步的改进是，参数jtsswgs的函数公式为：
jtsswgs＝jtsswgs0*jtsswgs_wl；
jtsswgs_wl＝(r_rjtsswg+lrjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rjtsswg)+wrjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rjtsswg)+p_rjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，jtsswgs0为jtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
jtsswgs_wl为jtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rjtsswg为jtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rjtsswg为jtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
进一步的改进是，参数njtsswgs的函数公式为：njtsswgs＝njtsswg0*njtsswgs_wl；
njtsswgs_wl＝(r_rnjtsswg+lrnjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rnjtsswg)+wrnjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rnjtsswg)+p_rnjtsswg/(l*scalm_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，njtsswgs0为njtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
njtsswgs_wl为njtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
进一步的改进是，参数vtsswgs的函数公式为：vtsswgs＝vtsswg0*vtsswgs_wl；
vtsswgs_wl＝(r_rvtsswgs+lrvtsswgs/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rvtsswgs)+wrvtsswgs/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rvtsswgs)+p_rvtsswgs/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，vtsswgs0为vtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
vtsswgs_wl为vtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rvtsswgs为vtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rvtsswg为vtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
进一步的改进是，jtsswgs和njtsswgs还都为随温度变化的函数。
本发明MOSFET陷阱辅助隧穿模型采用由初始模型优化而成的优化模型，优化模型中具有由初始第一函数优化而成的优化第一函数，优化第一函数的参数为随器件尺寸或偏压而变化的函数，使MOSFET的尺寸或偏压变化时，优化第一函数的参数也随之变化，使MOSFET陷阱辅助隧穿模型中的陷阱辅助隧穿电流的仿真精度提升，所以本发明能实现对不同尺寸或者不同偏压的情况下的器件拟合，提高模型精度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明实施例MOSFET陷阱辅助隧穿模型及其提取方法的流程图。
具体实施方式
本发明实施例MOSFET陷阱辅助隧穿模型为由初始模型优化而成的优化模型。
所述初始模型中陷阱辅助隧穿电流为初始第一函数和第二函数的乘积；所述初始第一函数与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关；所述第二函数为和漏极电流相关的函数；所述初始第一函数的参数和器件的尺寸或偏压变化无关。
所述优化模型中具有由所述初始第一函数优化而成的优化第一函数，所述优化第一函数的参数为随器件尺寸或偏压而变化的函数，使MOSFET的尺寸或偏压变化时，所述优化第一函数的参数也随之变化，使所述MOSFET陷阱辅助隧穿模型中的所述陷阱辅助隧穿电流的仿真精度提升。
所述优化第一函数的参数包括3个，分别为：jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs；
jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流。
njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素。
vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数。
所述优化模型的公式为：
Figure SMS_6
Figure SMS_7
表示陷阱辅助隧穿电流，F(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示优化第一函数，F(Id)表示第二函数，Id表示漏极电流；
所述优化第一函数的公式为：
Figure SMS_8
其中，F(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示所述第一函数，Weffcj表示源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压。
参数jtsswgs的函数公式为：
jtsswgs＝jtsswgs0*jtsswgs_wl；
jtsswgs_wl＝(r_rjtsswg+lrjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rjtsswg)+wrjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rjtsswg)+p_rjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，jtsswgs0为jtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
jtsswgs_wl为jtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rjtsswg为jtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rjtsswg为jtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
参数njtsswgs的函数公式为：njtsswgs＝njtsswg0*njtsswgs_wl；
njtsswgs_wl＝(r_rnjtsswg+lrnjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rnjtsswg)+wrnjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rnjtsswg)+p_rnjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，njtsswgs0为njtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
njtsswgs_wl为njtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
参数vtsswgs的函数公式为：vtsswgs＝vtsswg0*vtsswgs_wl；
vtsswgs_wl＝(r_rvtsswgs+lrvtsswgs/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rvtsswgs)+wrvtsswgs/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rvtsswgs)+p_rvtsswgs/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，vtsswgs0为vtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
vtsswgs_wl为vtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rvtsswgs为vtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rvtsswg为vtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
jtsswgs和njtsswgs还都为随温度变化的函数。例如，jtsswgs中的jtsswgs0为温度的函数，能写为jtsswgs0(T)；njtsswgs中的njtsswgs0为温度的函数，能写为njtsswgs0(T)。
本发明实施例中，所述初始模型为：
所述初始模型的公式为：
Figure SMS_9
Figure SMS_10
表示所述初始模型的陷阱辅助隧穿电流，F1(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示初始第一函数，F(Id)表示第二函数，Id表示漏极电流；
Figure SMS_11
所述初始第一函数中的参数jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs都不随器件的尺寸和偏压变化，相当于所述优化第一函数中的jtsswgs0，njtsswgs，vtsswgs0；所述初始第一函数中的T表示温度，jtsswgs(T)表示jtsswgs和温度相关，njtsswgs(T)表示njtsswgs和温度相关。
本发明实施例中，所述MOSFET的关键尺寸小于等于20nm。
如图1所示为本发明实施例MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法的流程图，本发明实施例MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法包括如下步骤：
步骤一、设计不同尺寸的MOSFET。
步骤二、测量所述MOSFET的陷阱辅助隧穿电流的数据。
步骤三、建立MOSFET陷阱辅助隧穿模型的初始模型；所述初始模型中陷阱辅助隧穿电流为初始第一函数和第二函数的乘积；所述初始第一函数与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关；所述第二函数为和漏极电流相关的函数；所述初始第一函数的参数和器件的尺寸或偏压变化无关。
所述初始模型为：
所述初始模型的公式为：
Figure SMS_12
Figure SMS_13
表示所述初始模型的陷阱辅助隧穿电流，F1(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示初始第一函数，F(Id)表示第二函数，Id表示漏极电流；
Figure SMS_14
所述初始第一函数中的参数jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs都不随器件的尺寸和偏压变化，相当于后续的优化第一函数中的jtsswgs0，njtsswgs，vtsswgs0；所述初始第一函数中的T表示温度，jtsswgs(T)表示jtsswgs和温度相关，njtsswgs(T)表示njtsswgs和温度相关。
步骤四、根据步骤二中测量的数据对所述初始模型进行拟合；如果拟合不满足要求，则返回步骤三中并对所述初始模型的参数进行修改；如果拟合满足要求，则进行后续步骤五。
根据所述初始模型的公式可知，步骤四拟合完成后能得到所述初始第一函数的参数jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs，对应的值对应于后续的优化第一函数中的jtsswgs0，njtsswgs，vtsswgs0。
步骤五、在所述初始模型的基础上进行优化建立所述MOSFET陷阱辅助隧穿模型的优化模型；所述优化模型中具有由所述初始第一函数优化而成的优化第一函数，所述优化第一函数的参数为随器件尺寸或偏压而变化的函数。
所述优化第一函数的参数包括3个，分别为：jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs；
jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流。
njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素。
vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数。
所述优化模型的公式为：
Figure SMS_15
Figure SMS_16
表示陷阱辅助隧穿电流，F(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示优化第一函数，F(Id)表示第二函数，Id表示漏极电流；
所述优化第一函数的公式为：
Figure SMS_17
其中，F(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示所述第一函数，Weffcj表示源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压。
参数jtsswgs的函数公式为：
jtsswgs＝jtsswgs0*jtsswgs_wl；
jtsswgs_wl＝(r_rjtsswg+lrjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rjtsswg)+wrjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rjtsswg)+p_rjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，jtsswgs0为jtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
jtsswgs_wl为jtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rjtsswg为jtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rjtsswg为jtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
参数njtsswgs的函数公式为：njtsswgs＝njtsswg0*njtsswgs_wl；
njtsswgs_wl＝(r_rnjtsswg+lrnjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rnjtsswg)+wrnjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rnjtsswg)+p_rnjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，njtsswgs0为njtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
njtsswgs_wl为njtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
参数vtsswgs的函数公式为：vtsswgs＝vtsswg0*vtsswgs_wl；
vtsswgs_wl＝(r_rvtsswgs+lrvtsswgs/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rvtsswgs)+wrvtsswgs/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rvtsswgs)+p_rvtsswgs/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，vtsswgs0为vtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
vtsswgs_wl为vtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rvtsswgs为vtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rvtsswg为vtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
jtsswgs和njtsswgs还都为随温度变化的函数。例如，jtsswgs中的jtsswgs0为温度的函数，能写为jtsswgs0(T)；njtsswgs中的njtsswgs0为温度的函数，能写为njtsswgs0(T)。
步骤六、根据步骤二中测量的数据对所述优化模型进行拟合；如果拟合不满足要求，则返回步骤五中并对所述优化模型的所述优化第一函数的参数进行修改；如果拟合满足要求，则进行后续步骤七。
根据所述优化模型的公式可知，步骤六拟合完成后能得到所述优化第一函数的参数jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs。所述优化第一函数的参数为随器件尺寸或偏压而变化的函数，使MOSFET的尺寸或偏压变化时，所述优化第一函数的参数也随之变化，使所述MOSFET陷阱辅助隧穿模型中的所述陷阱辅助隧穿电流的仿真精度提升。
步骤七、对所述优化模型进行验证。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型，其特征在于：MOSFET陷阱辅助隧穿模型为由初始模型优化而成的优化模型；
所述初始模型中陷阱辅助隧穿电流为初始第一函数和第二函数的乘积；所述初始第一函数与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关；所述第二函数为和漏极电流相关的函数；所述初始第一函数的参数和器件的尺寸或偏压变化无关；
所述初始模型的公式为：
Figure FDA0004057050940000011
Figure FDA0004057050940000012
表示所述初始模型的陷阱辅助隧穿电流，F1(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示初始第一函数，F(Id)表示第二函数，Id表示漏极电流；
Figure FDA0004057050940000013
Weffcj表示源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压；
jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流；njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素；vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数；T表示温度；
所述优化模型中具有由所述初始第一函数优化而成的优化第一函数，所述优化第一函数的参数为随器件尺寸或偏压而变化的函数，使MOSFET的尺寸或偏压变化时，所述优化第一函数的参数也随之变化，使所述MOSFET陷阱辅助隧穿模型中的所述陷阱辅助隧穿电流的仿真精度提升。
2.如权利要求1所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型，其特征在于：所述优化第一函数的参数包括3个，分别为：jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs；
jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流；
njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素；
vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数。
3.如权利要求2所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型，其特征在于：所述优化第一函数的公式为：
Figure FDA0004057050940000021
其中，F(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示所述优化第一函数，Weffcj表示源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压。
4.如权利要求3所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型，其特征在于：参数jtsswgs的函数公式为：
jtsswgs＝jtsswgs0*jtsswgs_wl；
jtsswgs_wl＝(r_rjtsswg+lrjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rjtsswg)+wrjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rjtsswg)+p_rjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*
scale_mos*1e6))；
其中，jtsswgs0为jtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
jtsswgs_wl为jtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rjtsswg为jtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rjtsswg为jtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
5.如权利要求3所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型，其特征在于：参数njtsswgs的函数公式为：njtsswgs＝njtsswg0*njtsswgs_wl；
njtsswgs_wl＝(r_rnjtsswg+lrnjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rnjtsswg)+wrnjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rnjtsswg)+p_rnjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，njtsswgs0为njtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
njtsswgs_wl为njtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
6.如权利要求3所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型，其特征在于：参数vtsswgs的函数公式为：vtsswgs＝vtsswg0*vtsswgs_wl；
vtsswgs_wl＝(r_rvtsswgs+lrvtsswgs/pwt((l*scale_mos*1e6)，ll_rvtsswgs)+wrvtsswgs/pwt((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rvtsswgs)+p_rvtsswgs/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，vtsswgs0为vtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
vtsswgs_wl为vtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rvtsswgs为vtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rvtsswg为vtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
7.如权利要求3所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型，其特征在于：jtsswgs和njtsswgs还都为随温度变化的函数。
8.如权利要求1所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型，其特征在于：所述MOSFET的关键尺寸小于等于20nm。
9.一种MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、设计不同尺寸的MOSFET；
步骤二、测量所述MOSFET的陷阱辅助隧穿电流的数据；
步骤三、建立MOSFET陷阱辅助隧穿模型的初始模型；所述初始模型中陷阱辅助隧穿电流为初始第一函数和第二函数的乘积；所述初始第一函数与源栅边缘侧壁陷阱辅助隧穿相关；所述第二函数为和漏极电流相关的函数；所述初始第一函数的参数和器件的尺寸或偏压变化无关；
所述初始模型的公式为：
Figure FDA0004057050940000042
Figure FDA0004057050940000043
表示所述初始模型的陷阱辅助隧穿电流，F1(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示初始第一函数，F(Id)表示第二函数，id表示漏极电流；
Figure FDA0004057050940000041
Weffcj表示源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压；
jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流；njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素；vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数；T表示温度；
步骤四、根据步骤二中测量的数据对所述初始模型进行拟合；如果拟合不满足要求，则返回步骤三中并对所述初始模型的参数进行修改；如果拟合满足要求，则进行后续步骤五；
步骤五、在所述初始模型的基础上进行优化建立所述MOSFET陷阱辅助隧穿模型的优化模型；所述优化模型中具有由所述初始第一函数优化而成的优化第一函数，所述优化第一函数的参数为随器件尺寸或偏压而变化的函数；
步骤六、根据步骤二中测量的数据对所述优化模型进行拟合；如果拟合不满足要求，则返回步骤五中并对所述优化模型的所述优化第一函数的参数进行修改；如果拟合满足要求，则进行后续步骤七；
步骤七、对所述优化模型进行验证。
10.如权利要求9所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法，其特征在于：所述优化第一函数的参数包括3个，分别为：jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs；
jtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的饱和电流；
njtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的非理想因素；
vtsswgs为MOSFET的源极栅极边缘侧壁陷阱辅助的电压参数。
11.如权利要求10所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法，其特征在于：所述优化第一函数的公式为：
Figure FDA0004057050940000051
其中，F(jtsswgs，njtsswgs，vtsswgs)表示所述优化第一函数，Weffcj表示源极栅极边缘侧壁陷阱辅助结的有效宽度；Vbs表示衬底和源极之间的电压，Vth表示阈值电压。
12.如权利要求11所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法，其特征在于：参数jtsswgs的函数公式为：
jtsswgs＝jtsswgs0*jtsswgs_wl；
jtsswgs_wl＝(r_rjtsswg+lrjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rjtsswg)+wrjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rjtsswg)+p_rjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，jtsswgs0为jtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
jtsswgs_wl为jtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rjtsswg为jtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
Irjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rjtsswg是jtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rjtsswg是jtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rjtsswg为jtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
13.如权利要求11所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法，其特征在于：参数njtsswgs的函数公式为：njtsswgs＝njtsswg0*njtsswgs_wl；
njtsswgs_wl＝(r_rnjtsswg+lrnjtsswg/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rnjtsswg)+wrnjtsswg/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rnjtsswg)+p_rnjtsswg/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，njtsswgs0为njtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
njtsswgs_wl为njtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rnjtsswg是njtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rnjtsswg是njtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rnjtsswg为njtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
14.如权利要求11所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法，其特征在于：参数vtsswgs的函数公式为：vtsswgs＝vtsswg0*vtsswgs_wl；
vtsswgs_wl＝(r_rvtsswgs+lrvtsswgs/pwr((l*scale_mos*1e6)，ll_rvtsswgs)+wrvtsswgs/pwr((w/nf*scale_mos*1e6)，ww_rvtsswgs)+p_rvtsswgs/(l*scale_mos*1e6*w/nf*scale_mos*1e6))；
其中，vtsswgs0为vtsswgs中和器件的尺寸无关的参数；
vtsswgs_wl为vtsswgs中和器件的尺寸相关的参数；
r_rvtsswgs为vtsswgs_wl中最大尺寸对应的参数；
lrvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数
ll_rvtsswgs是vtsswgs_wl中L方向上的拟合参数；
pwr()为求幂函数；
l为器件的沟道区的长度；
scale_mos为器件的等比例缩小因子；
wrvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
ww_rvtsswgs是vtsswgs_wl中W方向上的拟合参数；
w为器件的宽度；
nf为并行管子的个数；
p_rvtsswg为vtsswgs_wl中最小尺寸的相关拟合参数。
15.如权利要求11所述的MOSFET陷阱辅助隧穿模型的提取方法，其特征在于：jtsswgs和njtsswgs还都为随温度变化的函数。
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