高壓ldmos器件的等效電路及仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓LDMOS器件的等效電路及仿真方法，高壓LDMOS器件結(jié)構(gòu)中，輕摻雜漂移區(qū)的襯底電流與傳統(tǒng)的本征MOSFET有明顯差異，標(biāo)準(zhǔn)SPICE?BSIM3模型無法準(zhǔn)確模擬高壓LDMOS輕摻雜漂移區(qū)的襯底電流，本發(fā)明通過外接電流源及源漏等效電阻，以精確模擬輕摻雜漂移區(qū)的碰撞電離電流，提高了仿真精度，縮短了電路設(shè)計(jì)周期。
【專利說明】高壓LDMOS器件的等效電路及仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)仿真，特別是指一種高壓LDMOS器件的等效電路，本發(fā)明還涉及所述高壓LDMOS器件的仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于 LDMOS (Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor 橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)具有高擊穿電壓、低導(dǎo)通電阻及較高的工藝集成度，因此LDMOS被廣泛用于功率集成電路及RF電路設(shè)計(jì)中。在這些電路的設(shè)計(jì)中，精確物理的LDMOS模型是成功設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素之一。LDMOS器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，源極位于P型體區(qū)內(nèi)，漏極輕參雜N型阱又稱為LDMOS漂移區(qū)，LDMOS通過P型體區(qū)與漏極輕摻雜N型阱PN結(jié)在漏測(cè)形成的耗盡區(qū)耐高壓，柵極多晶硅從柵氧一直覆蓋到輕參雜漏極N型阱上的部分場(chǎng)氧，柵極多晶硅位于漏測(cè)柵氧和場(chǎng)氧上的部分又稱為多晶場(chǎng)板，起到提高器件擊穿電壓的作用。輕參雜漂移區(qū)可以有效提高器件擊穿電壓，同時(shí)引入準(zhǔn)飽和效應(yīng)、碰撞電離電流、自熱效應(yīng)、特有的柵漏電容CGD、柵體電容CGB電容等高壓器件特性。
[0003]LDMOS碰撞電離電流主要發(fā)生于本征MOSFET和輕參雜漂移區(qū)兩部分，輕參雜漂移區(qū)分柵壓下漂移區(qū)和場(chǎng)氧下漂移區(qū)兩部分，當(dāng)柵壓Vgs較小時(shí)，最大碰撞電離電流發(fā)生在硅襯底I與輕摻雜漂移區(qū)5形成的PN結(jié)處，即本征MOSFET發(fā)生碰撞電離，產(chǎn)生如圖2所示的第一個(gè)峰值電流；圖2中6條曲線分別對(duì)應(yīng)Vds為14V，16V, 18V, 20V, 22V以及24V。當(dāng)柵壓Vgs較大時(shí)，空間電荷分布發(fā)生變化，高電場(chǎng)轉(zhuǎn)移至漏區(qū)6與輕摻雜漂移區(qū)5交界處，碰撞電離主要發(fā)生在N型輕參雜漂移區(qū)5中，從而產(chǎn)生如圖2所示的第二個(gè)峰值電流。LDMOS襯底電流Isub與柵壓Vgs的曲線呈雙峰特性(double-hump)。襯底電流Isub電流第一個(gè)峰值由本征MOSFET碰撞電離所致，第二個(gè)峰值由LDMOS輕參雜漂移區(qū)發(fā)生碰撞電離所至。由于襯底電流可能激發(fā)寄生晶體管開啟并引起與熱載流子相關(guān)的可靠性問題，因此能夠精確描述器件襯底電流的模型是高壓電路設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。
[0004]目前業(yè)界 BSIM (Berkeley Short channel Insulated gate field effecttransistor Model伯克利短溝道絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管模型)、PSP等標(biāo)準(zhǔn)仿真模型只能描述低壓MOSFET即本征MOSFET襯底電流，但無法描述LDMOS中輕參雜漂移區(qū)產(chǎn)生的襯底電流。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高壓LDMOS器件的等效電路，并以此等效電路對(duì)高壓LDMOS器件進(jìn)行仿真的方法。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明所述的高壓LDMOS器件的等效電路，包含一基本M0SFET，所述高壓LDMOS器件的等效電路包含:
[0007]MOSFET的漏極,連接一第一電阻的第一端；
[0008]MOSFET的源極，連接一第二電阻的第一端；
[0009]一電流源的兩端分別連接第一電阻的第二端及MOSFET的源極；[0010]所述MOSFET的柵極、第一電阻的第二端、第二電阻的第二端分別是整個(gè)高壓LDMOS器件等效電路的柵極、漏極、源極。
[0011]進(jìn)一步地，所述MOSFET是由SPICE程序提供，是一源漏對(duì)稱，或者不對(duì)稱的MOSFET。
[0012]進(jìn)一步地，所述第一電阻是用于模擬高壓LDMOS的漏極電阻，第二電阻用于模擬高壓LDMOS的源極電阻，是分別用于表征高壓LDMOS的漏、源不對(duì)稱電阻，電流源用于模擬高壓LDMOS輕摻雜漂移區(qū)產(chǎn)生的碰撞電離電流。
[0013]本發(fā)明提供的一種高壓LDMOS器件的仿真方法，包含如下兩個(gè)步驟:
[0014]步驟一，構(gòu)建高壓LDMOS器件的等效電路；
[0015]步驟二，利用構(gòu)建的等效電路進(jìn)行仿真。
[0016]進(jìn)一步地，所述步驟一中，高壓LDMOS器件的等效電路包含一基本M0SFET，其連接關(guān)系為:
[0017]MOSFET的漏極,連接一第一電阻的第一端；
[0018]MOSFET的源極，連接一第二電阻的第一端；
[0019]一電流源的兩端分別連接第一電阻的第二端及MOSFET的源極；
[0020]所述MOSFET的柵極、第一電阻的第二端、第二電阻的第二端分別是整個(gè)高壓LDMOS器件等效電路的柵極、漏極、源極。
[0021]進(jìn)一步地，所述的等效電路包含的MOSFET是由SPICE程序提供，為源漏對(duì)稱，或者不對(duì)稱的MOSFET。
[0022]進(jìn)一步地，仿真時(shí)，第一電阻是用于模擬高壓LDMOS的漏極電阻，第二電阻用于模擬高壓LDMOS的源極電阻，是分別用于表征高壓LDMOS的漏、源不對(duì)稱電阻，電流源用于模擬高壓LDMOS輕摻雜漂移區(qū)產(chǎn)生的碰撞電離電流。
[0023]進(jìn)一步地，仿真時(shí)，所述電流源以及第一、第二電阻采用如下幾個(gè)公式描述:
【權(quán)利要求】
1.一種高壓LDMOS器件的等效電路，包含一基本M0SFET，其特征在于:所述高壓LDMOS器件的等效電路包含: MOSFET的漏極，連接第一電阻的第一端； MOSFET的源極，連接第二電阻的第一端； 一電流源的兩端分別連接第一電阻的第二端及MOSFET的源極； 所述MOSFET的柵極、第一電阻的第二端、第二電阻的第二端分別是整個(gè)高壓LDMOS器件等效電路的柵極、漏極、源極。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓LDMOS器件的等效電路，其特征在于:所述MOSFET是由SPICE程序提供，是一源漏對(duì)稱，或者不對(duì)稱的MOSFET。
3.如權(quán)利要求1所述的高壓LDMOS器件的等效電路，其特征在于:所述第一電阻是用于模擬高壓LDMOS的漏極電阻，第二電阻用于模擬高壓LDMOS的源極電阻，是分別用于表征高壓LDMOS的漏、源不對(duì)稱電阻，電流源用于模擬高壓LDMOS輕摻雜漂移區(qū)產(chǎn)生的碰撞電離電流。
4.一種高壓LDMOS器件的仿真方法，其特征在于:包含如下兩個(gè)步驟: 步驟一，構(gòu)建高壓LDMOS器件的等效電路； 步驟二，利用構(gòu)建的等效電路進(jìn)行仿真。
5.如權(quán)利要求4所述的高壓LDMOS器件的仿真方法，其特征在于:所述步驟一中，高壓LDMOS器件的等效電路包含一基本M0SFET，其連接為: MOSFET的漏極,連接一第一電阻的第一端； MOSFET的源極，連接一第二電阻的第一端； 一電流源的兩端分別連接第一電阻的第二端及MOSFET的源極； 所述MOSFET的柵極、第一電阻的第二端、第二電阻的第二端分別是整個(gè)高壓LDMOS器件等效電路的柵極、漏極、源極。
6.如權(quán)利要求5所述的高壓LDMOS器件的仿真方法，其特征在于:所述的等效電路包含的MOSFET是由SPICE程序提供，為源漏對(duì)稱，或者不對(duì)稱的MOSFET。
7.如權(quán)利要求4和5所述的高壓LDMOS器件的仿真方法，其特征在于:所述步驟二中，仿真時(shí)，第一電阻是用于模擬高壓LDMOS的漏極電阻，第二電阻用于模擬高壓LDMOS的源極電阻，是分別用于表征高壓LDMOS的漏、源不對(duì)稱電阻，電流源用于模擬高壓LDMOS輕摻雜漂移區(qū)產(chǎn)生的碰撞電離電流。
8.如權(quán)利要求4和5所述的高壓LDMOS器件的仿真方法，其特征在于:仿真時(shí)，所述電流源以及第一第二電阻采用如下幾個(gè)公式描述:
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103870618SQ201210536915
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月12日
【發(fā)明者】武潔 申請(qǐng)人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司