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帶寄生場效應的ldmos模型及仿真方法和建模方法

文檔序號:6488839閱讀:541來源:國知局
帶寄生場效應的ldmos模型及仿真方法和建模方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶寄生場效應的LDMOS模型,包括第一MOS管和第二MOS,所述第一MOS管的體端電極和所述第二MOS管的體端電極相連、所述第一MOS管的漏極和所述第二MOS管的漏極相連、所述第一MOS管的源極和所述第二MOS管的源極相連,所述第一MOS管的柵極和所述第二MOS管的柵極相連。本發(fā)明能建立一種較高精度的模型,較好的實現了對器件寄生特性的描述,對提高LDMOS模型在線性區(qū)的仿真精度有很好的幫助。另外,本發(fā)明還公開了帶寄生場效應的LDMOS模型的仿真方法和建模方法。
【專利說明】帶寄生場效應的LDMOS模型及仿真方法和建模方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導體集成電路制造領域,特別是涉及一種帶寄生場效應的LDMOS模型,另外,本發(fā)明還涉及該模型的仿真方法和建模方法。
【背景技術】
[0002]橫向擴散MOS晶體管(LDMOS)在模擬電路中的電源電路設計中有著廣泛的應用,由于LDMOS的結構同普通MOS相比較為特殊,應用電壓范圍較高,往往會代入一些在普通MOS器件中看不到的特殊寄生特性;如圖1所示,為一種比較常見的橫向擴散MOS晶體管的版圖結構,其中包括最外圍的隔離環(huán)I及其內的N型埋層2 ;另外還包括P阱3及N阱4,濃N型摻雜5和其上的多晶柵6、漏區(qū)9及源區(qū)7和在P阱3上方的體端8,其中源區(qū)7外是生長場氧的區(qū)域。這類LDMOS的柵氧厚度比較厚,器件工作時柵電壓比較高,同時多晶柵的布線比較特殊,多晶柵會覆蓋在源區(qū)和場氧上,隨著多晶柵上的電壓增大,定義從LDMOS中源區(qū)7到漏區(qū)9的方向為LDMOS的溝道的長度方向,則垂直于溝道長度方向為溝道的寬度方向,多晶柵6沿溝道寬度方向超出源區(qū)7覆蓋在場氧的部分出現場開啟,出現寄生效應,其效果類似有一個寄生M0S,如圖1所示區(qū)域P,為所述寄生MOS的多晶硅柵,被所述寄生MOS的多晶硅柵所覆蓋的P阱部分用于形成所述寄生MOS管的溝道,如圖1所示區(qū)域A,所述寄生MOS的源區(qū)以及漏區(qū)與所述LDMOS共用。如圖2所示,橫軸為柵漏電壓,縱軸為源端電流,不同的形狀的曲線分別代表LDMOS體端不同偏壓情況下得到的不同曲線。當Vgs電壓增大到15V以上后,可以看到第一根曲線(Vbs=OV)開始上翅,隨著電壓繼續(xù)增大,電流上翹越來越明顯,仿佛有額外的器件開啟;普通MOS器件看不到此類特性,業(yè)界通用的SPICE模型也無法描述此類現象,當電路設計者用普通SPICE模型進行仿真,當器件工作在該處時,模型精度就會不準,給電路仿真帶來誤差。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種帶寄生場效應的LDMOS建模方法,能較好的實現了對器件寄生特性的描述。
[0004]為解決上述技術問題,本發(fā)明提供的一種帶寄生場效應的LDMOS模型,包括第一MOS管和第二 M0S,所述第一 MOS管的體端電極和所述第二 MOS管的體端電極相連、所述第一 MOS管的漏極和所述第二 MOS管的漏極相連、所述第一 MOS管的源極和所述第二 MOS管的源極相連,所述第一 MOS管的柵極和所述第二 MOS管的柵極相連。
[0005]進一步的,所述漏極和所述源極分別串聯一電阻。
[0006]一種帶寄生場效應的LDMOS的仿真方法,利用所述帶寄生場效應的LDMOS模型進行LDMOS仿真。
[0007]進一步的,所述的第一 MOS管用spice仿真器中自帶的Bsim3模型來描述。
[0008]進一步的,所述的第二 MOS管用spice仿真器中自帶的Bsim3模型來描述。
[0009]一種帶寄生場效應的LDMOS建模方法,包括:[0010]步驟1、用第一 MOS管來模擬LDMOS ;
[0011]步驟2、用第二 MOS管來模擬所述LDMOS中的寄生MOS ;其中,定義從所述LDMOS中源區(qū)到漏區(qū)的方向為LDMOS的溝道的長度方向,則垂直于溝道長度方向為溝道的寬度方向,所述寄生MOS的多晶柵為所述LDMOS的多晶柵沿溝道寬度方向超出源區(qū)覆蓋在場氧的部分;被所述寄生MOS的多晶硅柵所覆蓋的P阱部分用于形成所述寄生MOS管的溝道,所述寄生MOS的源區(qū)以及漏區(qū)與所述LDMOS共用;
[0012]步驟3、將所述第一 MOS管的體端電極、漏極、源極和柵極分別同所述第二 MOS管并聯,同時所述漏極和所述源極分別串聯一電阻,建立模型。
[0013]進一步的,還包括:通過對所述步驟3中結構的仿真及與將仿真曲線同實測數據進行對比,確定模型準確性。
[0014]進一步的,步驟I中所述的第一 MOS管用spice仿真器中自帶的Bsim3模型來描述。
[0015]進一步的,步驟I中所述的第二 MOS管用spice仿真器中自帶的Bsim3模型來描述。
[0016]本發(fā)明能夠建立一種較高精度的模型,較好的實現了對器件寄生特性的描述,對提高LDMOS模型在線性區(qū)的仿真精度有很好的幫助。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0018]圖1是公知的常規(guī)的LDMOS版圖結構;
[0019]圖2是LDMOS線性區(qū)電流特性圖;`
[0020]圖3是LDMOS線性區(qū)夸導特性圖;
[0021]圖4是本發(fā)明帶寄生場效應的LDMOS建模方法建立的模型示意圖;
[0022]圖5a是本發(fā)明宏模型經過擬合后仿真后得到的電流特性同實際器件電流特性比較圖;
[0023]圖5b是本發(fā)明宏模型經過擬合后仿真后得到的夸導特性同實際器件電流特性比較圖。
[0024]主要結構【專利附圖】
附圖
【附圖說明】:
[0025]隔離環(huán)IN型埋層2
[0026]P 阱 3N 阱 4
[0027]濃N型摻雜5多晶柵6
[0028]源區(qū)7體端8
[0029]漏區(qū)9
【具體實施方式】
[0030]為使貴審查員對本發(fā)明的目的、特征及功效能夠有更進一步的了解與認識,以下配合附圖詳述如后。
[0031]如圖3所示,為在圖2的基礎Ids對Vgs求偏微分(dy/dx),得到的縱軸為夸導隨柵源電壓的曲線關系,從圖3中可看到,夸導隨Vgs的增大出現了兩個峰值,普通MOS類器件夸導在圖中只會出現一次峰值,隨著不同Vbs電壓,峰值逐漸往后平移,而本發(fā)明中描述的LDMOS當Vgs大于15V時,Vbs=OV的曲線出現第2次更大的波峰,Vbs=-0.75V的第2根曲線在接近22V時也出現第二次起伏。由此說明器件中存在寄生場效應管,它的開啟電壓比較大,需要電壓達到一定程度才會開啟。因此可以假定把較厚的柵氧部分反型效應看成是一個MOS晶體管并聯在原先的LDMOS邊。
[0032]如圖4所示,為本發(fā)明帶寄生場效應的LDMOS建模方法建立的模型示意圖,圖中第一 MOS管用來模擬LDM0S,它的體端電極B,漏極D,源極S和柵極G分別同右側用來模擬LDMOS中寄生場效應管(ParaMOS)的第MOS管的體端電極B,漏極D,源極S和柵極G并聯,分別用來描述LDMOS (如圖1所示的L區(qū)域)和寄生場效應管(如圖1所示的P區(qū)域),其中第一 MOS管及第二MOS管都采用spice仿真器中自帶的Bsim3模型(業(yè)界標準模型)來描述,并將在Bsim3模型中描述開啟電壓的參數設為場開啟數值。其中所述LDMOS及ParaMOS的體端電極B,漏極D,源極S和柵極G,分別從各自的體端,漏區(qū),源區(qū)及多晶柵中引出。同時漏極D和源極S分別串聯了電阻Rd和Rs,分別代表漏極和源極寄生電阻,用于表述LDMOS較高的寄生電阻阻值;用來共同修正LDMOS和ParaMOS開啟后的線性電流斜率;由于電路中的第一 MOS管和第二 MOS管,漏端寄生電阻和源端寄生電阻三類器件本身帶有SPICE模型參數,通過對電路結構的仿真,可以得到漏端電流與電壓變化曲線,將仿真曲線同實測數據進行對比,對三類器件中的模型參數進行調試擬合,建立了 一種較高精度的宏模型。
[0033]如圖5a、5b所示,為本發(fā)明宏模型經過擬合后仿真后得到的電流特性同實際器件電流特性比較圖及夸導特性同實際器件電流特性比較圖;其中細線是模擬仿真電流曲線,粗線是實際器件電流曲線,由圖5a、圖5b可以看到模型同實際器件在線性區(qū)特性基本吻合,即本發(fā)明建立了一種較高精度的模型方法,對提高仿真精度有很好的幫助。
[0034]以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明,但這些并非構成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下,本領域的技術人員還可做出許多變形和改進,這些也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種帶寄生場效應的LDMOS模型,其特征在于,包括第一 MOS管和第二 M0S,所述第一MOS管的體端電極和所述第二 MOS管的體端電極相連、所述第一 MOS管的漏極和所述第二MOS管的漏極相連、所述第一 MOS管的源極和所述第二 MOS管的源極相連,所述第一 MOS管的柵極和所述第二 MOS管的柵極相連。
2.如權利要求1所述的帶寄生場效應的LDMOS模型,其特征在于,所述漏極和所述源極分別串聯一電阻。
3.一種帶寄生場效應的LDMOS的仿真方法,其特征在于,利用如權利要求1所述帶寄生場效應的LDMOS模型進行LDMOS仿真。
4.如權利要求3所述的仿真方法,其特征在于,所述的第一MOS管用spice仿真器中自帶的Bsim3模型來描述。
5.如權利要求3所述的仿真方法,其特征在于,所述的第二MOS管用spice仿真器中自帶的Bsim3模型來描述。
6.一種帶寄生場效應的LDMOS建模方法,其特征在于,包括: 步驟1、用第一 MOS管來模擬LDMOS ; 步驟2、用第二 MOS管來模擬所述LDMOS中的寄生MOS ;其中,定義從所述LDMOS中源區(qū)到漏區(qū)的方向為LDMOS的溝道的長度方向,則垂直于溝道長度方向為溝道的寬度方向,所述寄生MOS的多晶柵為所述LDMOS的多晶柵沿溝道寬度方向超出源區(qū)覆蓋在場氧的部分;被所述寄生MOS的多晶硅柵所覆蓋的P阱部分用于形成所述寄生MOS管的溝道,所述寄生MOS的源區(qū)以及漏區(qū)與所述LDMOS共用; 步驟3、將所述第一 MOS管的體端電極、漏極、源極和柵極分別同所述第二 MOS管并聯,同時所述漏極和所述源極分別串聯一電阻,建立模型。
7.如權利要求6所述的帶寄生場效應的LDMOS建模方法,其特征在于,還包括:通過對所述步驟3中結構的仿真及與將仿真曲線同實測數據進行對比,確定模型準確性。
8.如權利要求6所述的帶寄生場效應的LDMOS建模方法,其特征在于,步驟I中所述的第一 MOS管用spice仿真器中自帶的Bsim3模型來描述。
9.如權利要求6所述的帶寄生場效應的LDMOS建模方法,其特征在于,步驟I中所述的第二 MOS管用spice仿真器中自帶的Bsim3模型來描述。
【文檔編號】G06F17/50GK103678740SQ201210342360
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月14日 優(yōu)先權日:2012年9月14日
【發(fā)明者】王正楠 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司
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