（微电子学与固体电子学专业论文）mos器件模型参数提取.pdf

摘要 将要引起第二次电子革命的智能功率集成电路获得了日益广泛的应用，它的 应用范围包括开关电源、电子镇流器、电机驱动、汽车电子和显示驱动，本文中 介绍的智能功率集成电路是特别用于电子镇流器的。 本文首先简述了智能功率集成电路的研究和发展，从中可以得出本课题的目 的：功率集成电路中将功率器件与低压逻辑控制电路集成在一个芯片上，其重要 性和价值是菲常重大的。 其次，本文阐述了在已经设定的工艺下，通过器件模拟和a u r o r a 软件， 提取低压m o s 模型参数的方法。提取出的模型参数被用于低压逻辑控制电路的 设计和仿真，并为下一步通过工艺测试获取模型参数作为参考。 接下来介绍了陈星弼教授提出的功率m o s 模型及其提取方法。本文围绕这 种方法，说明了提取压变电阻和势垒电容的过程，并讨论了如何将压变电阻和势 垒电容模型用于电路仿真的问题。 在附录中，给出了u n i x 下s h e l l 程序和m e d i c i 运算结合的实例。利用s h e l l 程序能够提高器件模拟和数据处理的效率。 关键词：智能功率集成电路功率m o s 器件模型参数提取 a b s t r a c t s m a r t p o w e ri n t e g r a t e dc i r c u i t s ( s p i e s ) ，w h i c h w i l lc a u s et h es e c o n dt e c h n o l o g y r e v o l u t i o n ，a r eu s e dm o r ea n dm o r ew i d e l y t h ea p p l i c a t i o nf i e n si n c l u d es w i t c h i n g p o w e rs u p p l y , e l e c t r o n i cb a l l a s t ，m o t o rd r i v e ，m o b i l ee l e c t r o n i c ，d i s p l a yd r i v e ，e t c i n t h i sp a p e r , t h es p i cm e n t i o n e dh e r ei su s e dt ot h ee l e c t r o n i cb a l l a s t f i r s t l y ，t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t o ns p i c sa r er e v i e w e db r i e f l y , f o r mw h i c h w e g e tt h ea i m o ft h i sd e s i g n ：t h ep o w e r i n t e g r a t e dc i r c u i tc o m p r i s e sn o to n l yp o w e r d e v i c e s ，b u ta l s ol o g i cc o n t r o l l e dd e v i c e s s e c o n d l y , a c c o r d i n gt o t h ep r o c e s sw h i c hi su s e di nt h i ss p i c ，t h em e t h o do f p a r a m e t e re x t r a c t i o no fl o w - v o l t a g em o s f e t i sp r e s e n t e d ，w i t ht h eh e l po fd e v i c e s i m u l a t i o na n ds o f l w a ma u r o r a t h ee x t r a c t e dm o d e lp a r a m e t e r sa r eu s e di nt h e s p i cd e s i g n ，a n dw o u l da c ta sar e f e r e n c ea f t e rt h ep r o c e s st e s tp a r a m e t e r sw e r eg e t t h e n ，ap o w e rm o s f e t m o d e la n dt h ep a r a m e t e re x t r a c t i o nm e t h o df o ri ta r e i n t r o d u c e d ，b o t ho ft h e m a l ep r e s e n t e db yp r o f c h e n b a s e do nt h em e t h o d ，t h ew a y t om e a s u r et h er e s i s t a n c ea n dt h ec a p a c i t a n c e ，b o t ho fw h i c hv a r yw i t ht h ea p p l i e d v o l t a g e ，i s d i s c u s s e d a n d t h e ni ti s p r o v i d e d t h a th o wt oi n c l u d et h e v o l t a g e d e p e n d e n t r e s i s t a n c ea n d c a p a c i t a n c e i n t ot h ed e v i c em o d e l l i b r a r y f o r s c h e m a t i cs i m u l a t i o n i na p p e n d i x ，s e v e r a le x a m p l e so fs h e l lp r o g r a ma s s o c i a t e dw i t hs o f t w a r em e d i c i i nu n i x o p e r a t i o ns y s t e m a r ei n t r o d u c e d d e v i c es i m u l a t i o r ta n dd a t a p r o c e s s i n gm a y b em o r ee f f i c i e n tw i t ht h eh e l po fs h e l lp r o g r a m k e y w o r d s ：s p i c ，p o w e rm o s f e t , m o d e lp a r a m e t e r e x t r a c t i o n u 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：日期：年月日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 签名：导师签名： 日期：年月日 第一章引言 第一章引言 1 1 功率电子学( p o w e re l e c t r o n i c s ) 的发展 功率电子学是一门由微电子学、电机学、计算机、控制理论等多种学科衍生 出来的一门交叉性边沿学科，它利用功率半导体器件对电网功率、电流、电压、 频率、相位进行精确控制和处理，使得电力电子装置小型化、高频化、智能化， 效率和性能得以大幅度提高。据有关资料显示：目前，欧美等发达国家7 0 以卜- 电能经过电力电子装置处理后使用，节约电能约2 0 。 同时，电力电子技术已经从民用扩展到航空航天及军事领域，成为国民经济 的重要科技产业和改造传统产业的新兴技术。 功率电子学的核心是电力电子器件，一种理想的电力电子器件，应在断态时 承受很高的耐压而漏电流很小，在通态时能有极高的电流密度和极低的压降，而 且在断态和通态之间又能转换得很快，开关损耗极小。对于一个功率器件，就是 指应用中的四个重要参数：最大工作电流，导通电阻( 导通压降) 、最高耐压和 工作频率。事实上，迄今发展起来的每一种功率器件都是在为提高这四个参数而 努力，其中导通电阻( 导通压降) 与击穿电压之间的关系成为限制现代功率器件 的发展的重要障碍。 1 2 功率集成电路( p 伽酿l c 、p i c ) 功率集成电路是功率半导体技术与微电子技术相结合的产物。1 9 8 1 年美国 研制出第一块功率集成电路，并与1 9 8 5 年进入商业化生产和应用，最先应用于 电压调整电路及功率放大器，但目前功率集成电路已经进入到人们生活的每一个 角落，如马达控制( m o t o rc o n t r o l ) 、电子镇流器( e l e c t 雕c a l b a l l a s t ) 、平板显示驱动( p a n e l d i s p l a yd r j v e ) 、开关电源( s w i t c h i n g p o w e r ) 等。 功率集成电路大概分为两类，一类是智能功率集成电路( s m a r tp o w e r i c 、s p i c ) ，它是功率电子器件与控制电路、保护电路，以及传感器电路等多功 能的单片集成；另一类是高压集成电路( h i g h v o l t a g ei c 、h v i c ) ，它是高 压电子器件与起控制作用的传统逻辑电路或模拟电路的集成。 功率集成电路将功率器件与低压逻辑控制电路集成在一个芯片上，这样集成 与分立器件相比的好处是显著地提高了电路的性能而降低了成本。同时，功率集 第一章引言 成电路可以实现低压电路的过温、过流、过压、欠压保护，即提高了电路的可靠 性，也有效地保护了功率器件的工作。尤其是将功率驱动器件集成在芯片中，可 以明显降低在频率较高时控制电路与功率器件的连接所产生的引线电感和杂散、 耦合电容对电路设计难度和正常工作的影响【l i 。这系列的优势使得功率集成电 路在一开始就被各国专家看好，被称为“第二次电子革命”1 2 1 。 然而，直接将高压器件与低压电路集成在一起。并不是一个简单的加法，这 是因为在低压的模拟和数字电路在概念上基本不会考虑器件的击穿的问题。但 是，一旦将高低压电路做在一起，高压的功率器件的高压会直接导致低压电路的 击穿，从而造成低压电路的损坏，因此，对于高压功率器件与低压电路必须采用 专门的技术来隔离，这就是功率集成电路的隔离技术。常用的有三种隔离技术口j ： 1 介质隔离( d i ) ，是利用半导体的氧化层作为绝缘介质来将高压和低压电路隔 离的技术，这种隔离的隔离效果好，但是由于工艺复杂、成本太高，仅仅用于军 工器件。2 结隔离( j i ) ，是采用局部的接地的高浓度的p 型杂质将高压器件形 成孤立的“硅岛”，这样来隔离高低压器件，这种技术为了达到良好的隔离，需 要在高浓度的p 区域进行较深的扩散，其结果是占用了较大的芯片面积，因此， 成本仍然较高。3 自隔离技术( s i ) ，是利用高压横向器件本身的耐压区来实现 高压器件与低压器件的隔离，这种器件需要设计成环状漏极或集电区。即漏区完 全被环状栅和源所包围。这种隔离技术结构工艺简单，不需专门的隔离区域、隔 离工艺和深结扩散，工艺兼容性好，成本较低。 另一方面，由于以上隔离技术占用较大面积和工艺成本，限制了将功率驱动 集成在s p i c 中的产品的发展，即使采用b c d 技术，制造的功率集成电路的性能 也不理想。因此以上所述的情况使得s p i c 的发展远没有达到所能达到的水平。 同时，我国落后的工艺现状，也限制了我们采用简单模仿的发展方式。 从以上的隔离技术可以看出，采用成本较低的自隔离技术可以成为我国突破 功率集成电路性价比低的限制。 1 3 本课题的主要研究工作 本课题主要是根据陈星弼教授两个美国专利u s 5 ，7 2 6 ，4 6 9 1 4 及u s 6 3 1 0 ，3 6 5b 1 1 5 1 ，设计与c m o s 兼容的、具有图腾柱结构的高低端功率器件的驱 动，并且完成整个芯片的工艺设计和模拟。该课题总体方案如图l l 所示。 该s p i c 可以直接应用于电子镇流器的开发，另外也可以用于开关电源， d c d c 变换马达控制等领域。 该s p i c 由两部分构成，一是低压电路部分，完成对功率器件的控制，驱动、 第一章引言 控制及保护：二是图腾柱结构的功率器件，该器件采用了多项新技术 1 ) 优化横向变掺杂技术( o p t v l d ) ； 2 ) 高压浮动盆( t u b ) 技术； 3 ) 高低端器件与高低压集成技术； 4 ) 高低端采用创新型隔离技术； 5 ) 其制造工艺可以与常规的c m o s 或b i c m o s 工艺兼容。 基准电压 源电路 预热 时间 控制 电路 振荡 频率 调整 电路 低压电源 保护 电路 振荡 电路 死区 时闻 设置 电路 高压 电平 位移 电路 电路的总体结构 鲻p m 抖 组e = i 输出 图1 - 1 总体方案设计图 本文将在以后各章节中对此工艺下的低压m o s 器件模型参数提取、高压m o s 模型参数提取的工作进行较为详细的介绍。 帆 _ 州 商 k 卫工 第二章低压m o s 模型参数提取 第二章低压m o s 模型参数提取 2 1 低压m o s 摸型介绍 2 1 1 电路模拟器与模型简介 对于现在的集成电路设计技术，计算机辅助模拟【6 - 8 l 已成为一种不可缺少的工 具，这是因为： 1 由于电路的复杂性，传统上用于电路分析和设计的人工技术已显得过于 简单和不足； 2 模拟可以使设计者预测出最坏条件下芯片的性能，这样便可将制造容限 包含到设计中去，从而使电路( 或芯片) 真正实现设计者的意图，同时还可以提 高成品率； 3 模拟可以使设计者预测和优化电路的工作情况。 电路模拟器是较低层次的v l s i 设计工具，它可以提供电路设计中最详尽的 模拟。一些早在7 0 年代建立起来的电路模拟器至今仍广泛应用于超大规模集成 电路的设计和验证中，其中最重要的有i b m 的a s t a p ( a d v a n c e ds t a t i s t i c a l a n a l y s i sp r o g r a m ) 1 9 和加州大学伯克利分校的s p i c e 2 ( s i m u l a t i o np r o g r a mw i t h i n t e g r a t e dc i r c u i te m p h a s i s ) 【旧】。这些模拟器一般可以分析具有多达几百个节点 的电路。s p i c e 2 实际上已成为工业标准，并被全世界许多大学采用。大多数商 用电路模拟器是从s p i c e 衍生出来的，这些软件的开发商们通常称他们自己的 模拟器具有更好的收敛性、绘图能力、用户界面及特殊的分析模式等。其它非 s p i c e 衍生模拟器与s p i c e 的主要区别在于选取了不同的集成方法或采用了一 些不同的器件模型。b e r e s f o r d 和d o m i t r o w i c h 】对这些常用的商品化电路模拟器 作了一个很好的评价。这些模拟器一般具有三种基本的分析能力：即非线性直流 ( d c ) 分析、非线性瞬态分析和线性交流( a c ) 分析，有的还具备一些特殊的 分析能力，如灵敏度分析、噪声和失真分析、最坏情况分析和傅立叶分析等。近 几年来，出现了一种基于特殊类型m o s 电路模拟的弛豫电路模拟器，它使大型 电路的模拟速度至少提高了两个数量级。 通常，一个电路模拟程序应包含以下四个子程序1 1 3 - 1 4 】：( 1 ) 输入子程序：它 可以阅读输入文件、建立描述电路的数据结构并检查用户输入文件的错误等：( 2 ) 配置于程序；利用它建立电路分析所需要的数据结构：( 3 ) 分析子程序：对电路 第二章低压m o s 模型参数提取 一 进行分析；( 4 ) 输出子程序：产生用户指定的输出文件。其中分析部分将对描述 整个电路的方程系统进行求解，并给出需要的分析结果。电路中的每个单元都构 成一个方程系统，在每个方程系统之间用拓扑约束关联着。一般地，该方程系统 具有如下的形式： f ( x ，x 、，r ) = 0 其中，x 是未知电路变量的矢量，x 是x 对时问的导数，f 是时间，厂通常是一个 高度非线性的矢量函数。对以上方程的求解可以首先用数值积分方法将非线性微 分方程转化为非线性代数方程，然后用牛顿一拉夫森迭代法求解非线性代数方程， 在每一步牛顿一拉夫森迭代中，非线性方程在工作点附近是线性的。对于二极管 和晶体管这样的非线性电路单元，通常称它的线性描述模型为伴随模型。它可以 将非线性单元的线性化特征表示为电压和电流的函数。表征电容或电导的微分方 程也可以利用伴随模型( 阻抗电路) 近似，这主要取决于采用的积分算法i 1 3 】， 伴随模型可以将一个动态网络简化为阻抗网络。必须指出，这种线性过程是种 近似，其准确性取决于允许的误差容度。 在模拟过程中，误差是不可避免的。但通过选取合适的变量，可以减小这些 误差。从模拟的角度来看，但电路包含非线性元件电容时，最好将电荷q 作为 状态量，这样可以减小误差在计算过程中的传递。对于m o s f e t 电容，选取p 为状态变量也是十分必要的，否则会产生不守恒问题。 电路模拟器能否用于超大规模集成电路的设计和分析取决于模拟器中所采 用的器件模型，尤其是模型的准确性和简便性( 计算效率) ，它们将直接影响模 拟的准确性和速度。已经发现，对于规模较大的电路，对m o s f e t 模型求解的 计算过程占用了整个分析时间的大部分( 8 0 以上) 6 10 这个问题随着器件尺寸 的缩小、器件模型复杂度的提高变得越来越严重。因此在对电路进行模拟之前对 各种不同器件模型的准确性和局限性及采用的计算方法要有一个正确的理解。 器件模型通过电流电压( 1 - v ) 、电容电压( c - v ) 特性以及器件中载流子的 输运过程描述了器件的端特性，这些模型应能够反映器件在所有工作区域的特 性。器件模型可以分为两类：( 1 ) 器件物理模型，( 2 ) 等效电路模型。 器件物理模型主要是根据器件的几何图形、掺杂分布、载流子输运方程( 半 导体方程) 和材料特性等预测器件的输出特性和输运现象。对于现代m o sv l s i ， 出于，其尺寸很小( 微米及距微米) ，只能采用数值方法对这些器件的半导体方 程进行二维或三维求解，因此称这类模拟器为数值模拟器，利用它可以详细了解 器件工作的内在物理特性而且还能预测新器件的特性。正是由于这些原因，他 们大多用于器件物理研究和器件设计。现在，已有很多种不受版权限制的和商品 第二章低压m o s 模型参数提取 化软件包可用于器件分析和模拟，其中最著名的有m i n i m o s ，p i s c e s ， f i f l d a y ，c a d d e t h 等，由于数值模拟需要大量的计算和巨大的计算机内存， 因此不适合于电路模拟。 由于v l s im o s 晶体管的特性受二维和三维物理效应影响，很难找出一个对 器件所有工作区都适用的收敛的解析模型。但只要以器件物理为基础，仍可以找 到一些收敛的解析模型，这种模型一般只适用于器件的部分工作区。这种方法具 有计算简单、方便等特点，因此它常用于电路模拟器中。 利用等效电路模型描述器件特性就是将器件等效成有一些基本单元组成的 电路，这样器件的特性则可以由该电路的特性来描述。这类模型的根据是器件特 性：模型中的电路单元可以由收敛的解析函数或经验公式导出。这类模型简单易 行，因此它经常用于电路模拟器中。电路模拟器s p i c e 就全部采用等效电路进 行模拟。对于半导体器件，等效电路模型单元是高度非线性的，单元的输出强烈 依赖于d c 电压、频率、信号的大小高低以及温度等，因此除了将d c 和a c 电 路模型分开外，还常常将小信号和大信号( 瞬态) 模型区别开，所以一般需要三 种模型d c 、瞬态和a c 模型，它们分别对应于三种基本类型的电路分析： d c 模型是静态模型，它是在给定的电压条件下计算电流，而不计算电流 随时间的变化，因此在d c 模型中忽略了一些动态效应，例如由于能量存储单元 ( 电容和电导) 引起的时间弛豫等。这种模型常用于计算电路的静态工作点。 瞬态模型是大信号动态模型，主要用来计算工作电压随时间变化时的电流。 由于对工作电压没有限制，它也被称为大信号动态模型，这种模型需要对时序进 行分析。这时的总电流是d c 电流和器件存储单元( 一般为电容) 充放电引起的 瞬态电流之和。 a c 模型是小信号模型，该模型主要用于计算工作电压变化很小以致电流 变化可以用线性关系表示时的电流，小信号线性模型通常可以很容易地从器件的 d c 模型中获得。a c 模型常用于频率方面的分析，因此，需要考虑能量存储单 元和晶体管与频率的关系。 在m o s f e t 的能量存储单元中， 有在超高频( g h z 范围) 时才重要。 须满足下面的要求： 我们只考虑了电容而未考虑电导，后者只 对应用于电路模拟器中的晶体管模型，必 模型必须准确，能够模拟实际晶体管在整个工作区域的特性。一般来说， 器件的实际电流( 及电容) 与模型电流之间的误差为5 左右时对电路模拟工作 而言就已经足够了。 在进行瞬态分析时，晶体管电流是通过上千次计算得到的，所有要求模型 6 一 兰三童! 垦堕塑q ! 堡型釜墼堡塾 既要准确，又要具有计算量小、省时的特点，因此器件模型常常需要在准确性与 简单性之间进行折衷。 为了解决电路模拟不收敛的问题，不仅要求器件模型中的数学方程式必须 连续，而且还要求具有连续的一阶导数( 这是牛顿拉夫森迭代所要求的) 。尽管 严格地从数学上来讲，这种连续性不是必要条件。即使存在不连续性，这种不连 续的程度也必须足够小。卸它引起的误差要，j 、于整个模拟程序所允许的误差才 行。 在m o s 超大规模集成电路设计中包含了各种不同沟道长度和宽度的器件。 因此，模型必须适用予实际电路中所有尺寸的器 牛。 显然，模型的选取必须在准确性和计算效率之间进行折衷。随着集成电路规 模和复杂性的提高，选取合适的模型越来越重要。因此在个电路模拟器中常常 采用几种精确程度不同的器件模型这样可以使设计者选取最适合于他们的模 型，例如b e r k e l e y 的s p i c e 模型器中就包含有四种不同的m o s f e t 模型。 根据计算效率与内存两者的要求，电路模拟器中常用的器件模型主要有以下 三种类型。 解析模型模型方程直接从器件物理到处，它主要包括两类：类是基于对 表面势分析，通常称为“薄层电荷模型”。该模型在器件所有工作区域都是连续 的。利用该模型可以精确计算出电流，但方程本身复杂，而且还包含超越函数， 因此在计算给定偏压条件下的表面势时，需要利用迭代法。尽管舀前该方法已应 用于小型电路模拟，但它不适用于超大规模集成电路模拟。第二类解析模型是根 据主要的物理现象将各种近似应用于半导体方程后得到的，因此在器件不同的工 作区中需要采用不同的模型方程。这些模型精确地描述了器件的一级近似特性， 更高级的效应则一般需要通过引进物理参数和经验参数才能反映出来，通常称这 些模型为“把经验解析模型”。实际上，在目前用于电路模拟的器件模型中，不 论是简单模型还是复杂模型，都可归为这一类。 该模型的优点在于，一方面描述了物理方程和集合结构之间的关系，另一方 面也描述了器件的电学特性。因此当物理过程中发生一些小的变化时，仍然可以 预测出它们的电学特性，其不足之处是该模型依赖于工艺技术水平，并且需要花 费大量时间建立模型。另外，在模拟新结构器件中出现的效应时。需要对现有的 模型进行修正，甚至需要重新建立新的模型。 查表模型在查表模型中，需要将不同偏压和不同几何结构器件的电流数据 存成表的形式【1 5 06 】，表中没有的电流则可以采用插值算法计算得到。这些基本数 据主要来自实验室或类似于m i n i m o s p i s c e s 等器件模拟器得到的结果。 第二章低压m o s 模型参数提取 还有一种与上述直接存储器件电流值的模型不同的查表模型，它是根据不 同偏压和不同几何结构器件的初始如数据，预先计算出某种数学函数( 如三次 方函数) 的系数，然后将这些函数的系数存成表的形式。这样根据不同的器件通 过查表得到相应函数的系数，便可以计算出需要的电流和电导值。采用这种方法 加快了模型的计算速度，降低了存储量。 查表模型的优点是它不依赖于工艺技术，并且与物理模型相比，可在较短的 时间内建立起来。其缺点是这种模型不能给出器件特性的物理意义。另外，如果 要求的准确性很高，存储量仍然是个问题。 查表模型一般只用于器件的d c 模型。由于对应于不同器件端点的电荷很难 测量，因此对于瞬态和a c 模拟，仍主要使用解析模型。当然可以通过端点电容 来计算电荷，但即使是对v l s i 器件的端点电容进行测量也是很困难的。本文所 介绍的工作中没有采用查表模型。 经验模型在经验模型中，反映器件特性的模型方程不是基于器件物理导出 的，而纯粹是与实验曲线拟合得到的。这类模型的优点是它与查表模型相比，需 要的数据存储量较小；与其它近似模型相比，建立模型需要的时间较短。其缺点 是这种近似与工艺技术有关。尽管经验( 或曲线拟合) 参数经常包含在物理模型 中用来描述二维三维的器件特性，但在电路模拟器中很少使用纯粹的经验模型。 利用模型预测器件特性的准确性与所采用模型参数值的准确程度有极大的 关系。随着器件尺寸的不断缩小，电路模拟器中模型的复杂程度明显提高。另外， 由于许多电路模型是半经验解析模型，其中包含许多没有很好的物理意义的拟合 参数，这些拟合参数的数量随模型复杂程度的提高而增多，甚至有些拟合参数是 冗余的，即不能为这些参数确定唯一的值。因此，在利用器件特性数据提取模型 参数时，要尽量保持模型参数的物理意义不变。提取模型参数所需要的数据可以 通过数值模拟器得到，也可以通过测量大量的不同几何尺寸( 不同沟道长度和宽 度) 的实验器件得到。对于m o s 超大规模集成电路，常常将不同沟道长度和宽 度的m o s 晶体管制作在一个专门的测试芯片上( 也称为实验图形) i i ”。在这种 测试芯片上，通常还包括一些工艺监控和表征测量所需要的实验结构。然后通过 测量这些晶体管，得到所需要的器件参数。通常采用自动探针台和测量系统进行 测量。 目前已经建立起来多种以曲线拟合为目的的程序( 一般称为优化程序) ，这 些程序利用非线性最小二乘优化技术将模型方程对器件的数据进行曲线拟合，得 到模型参数。本文中所采用的a u r o r a 软件就是其中的一种，另外还有斯坦福 大学建立s u x e s 和一些公司和大学制造的商用包软件，也是采用类似的方法。 8 第二章低压m o s 模型参数提取 为了在电路设计时能考虑到工艺工程中可能出现的所有情况，弄清楚模型参 数的统计行为是非常必要的。由于器件的厶y 和( 或) c - v 特性反映了所有t 艺 参数的情况，因此通过对各种不同尺寸m o s f e t 的1 - v 及c - v 曲线提取模型参 数，并研究提取出的参数，便可以得到最差情况下的设计参数。这种工艺离散信 息对芯片设计和提高成品率是十分必要的。 2 1 2s p i c em o s1 、2