一种横向三极管仿真模型及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种横向三极管仿真模型及其实现方法。本发明专利技术横向三极管仿真模型，由三极晶体管Ｑ↓［ｃ］，三极晶体管Ｑ↓［ｐ１］、三极晶体管Ｑ↓［ｐ２］以及金属氧化物晶体管Ｍ↓［ｃ］相互连接组成。本发明专利技术一种横向三极管仿真模型的实现方法，第一步，计算出金属氧化物晶体管Ｍ↓［ｃ］的模型；第二步，计算得到三极晶体管Ｑ↓［ｃ］、三极晶体管Ｑ↓［ｐ１］以及三极晶体管Ｑ↓［ｐ２］的电流值，并计算出三极晶体管Ｑ↓［ｃ］、三极晶体管Ｑ↓［ｐ１］以及三极晶体管Ｑ↓［ｐ２］模型；第三步，得出横向三极管仿真模型。本发明专利技术的一种横向三极管仿真模型可以精确的仿真横向三极管器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路领域中互补性金属氧化物半导体硅工艺，尤其涉及。
技术介绍
在互补性金属氧化物半导体硅工艺中，包括横向三极晶体管和纵向三极晶体管。横向三极晶体管剖面图如图1所示，纵向三极晶体管剖面图如图2所示。横向三极晶体管相比纵向三极晶体管在结构上更加复杂。因此，横向三极晶体管和纵向三极晶体管在器件特性上存在巨大差异。横向三极晶体管Ic& Ibvs.Vbe特性曲线如图3所示；纵向三极晶体管Ic& Ibvs.Vbe特性曲线如图4所示。横向三极晶体管的特性和纵向三极晶体管的特性不同，横向三极晶体管拥有区别于纵向三极晶体管的优越特性，比如高增益特性，使横向三极晶体管具有广泛的应用。器件仿真模型在集成电路设计中具有非常重要的作用，同时也是半导体生产厂商竞争力的一个体现。然而目前在互补性金属氧化物半导体硅工艺中，只存在纵向三极晶体管的模型。纵向三极晶体管的模型不能反应横向三极晶体管的特性。由于横向三极晶体管和纵向三极晶体管器件结构的差异，导致纵向三极晶体管的模型无法应用到横向三极晶体管中。从而在已有技术中缺乏高效、简洁横向三极晶体管器件模型，更没有公认的统一的标准。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种横向三极管仿真模型可以精确的仿真横向三极管器件，并可被电路设计仿真软件直接调用，提高集成电路设计工作的效率与准确性，缩小产品设计周期及降低成本；本专利技术还提供一种横向三极管仿真模型的实现方法，可以实现该横向三极管仿真模型。为解决上述技术问题，本专利技术一种横向三极管仿真模型，包括三极晶体管Qc，三极晶体管Qp1、三极晶体管Qp2以及金属氧化物晶体管Mc，其中三极晶体管Qc的基极和三极晶体管Qp1以及三极晶体管Qp2的基极相连，三极晶体管Qc的发射极和三极晶体管Qp1的发射极相连接并和金属氧化物晶体管Mc的源极相连接，三极晶体管Qc的集电极和三极晶体管Qp2的发射极相连接并和金属氧化物晶体管Mc的漏极相连接，三极晶体管Qp1的集电极和三极晶体管Qp2的集电极相连接。本专利技术一种横向三极管仿真模型的实现方法，包括以下步骤第一步，测试横向三极管的栅极、发射极、集电极和基极四个端子的电流，计算出金属氧化物晶体管Mc的模型；第二步，测试横向三极管衬底、发射极、集电极和基极四个端子的电流，计算得到三极晶体管Qc、三极晶体管Qp1以及三极晶体管Qp2的电流值，并计算出三极晶体管Qc、三极晶体管Qp1以及三极晶体管Qp2的模型；第三步，得出横向三极管仿真模型。与已有技术相比，本专利技术，在测量横向三极晶体管的数据基础上，直接得出对应的横向三极晶体管模型，很好地仿真横向三极管的性能，并与标准电路仿真器件相兼容，提高集成电路设计工作的效率与准确性，缩小产品设计周期及降低成本。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述图1为横向三极晶体管剖面图；图2为纵向三极晶体管剖面图；图3为横向三极晶体管Ic& Ibvs.Vbe特性曲线；图4为纵向三极晶体管Ic& Ibvs.Vbe特性曲线；图5为本专利技术一种横向三极晶体管仿真模型；图6为本专利技术一种横向三极晶体管仿真模型Ic及Ib和Vbe特性曲线与实测曲线的比较。具体实施例方式如图5所示，保持横向三极管衬底端悬空，测试横向三极管的栅极电流Ig、发射极电流Ie、集电极电流Ic和基极电流Ib。此时，处于工作状态的器件主要为金属氧化物晶体管Mc，其余三个三极晶体管不处于工作状态。因此，根据得到的测试数据可以得出金属氧化物晶体管Mc的伯克利短沟道绝缘栅场效应晶体管模型(Berkeley short channel insulated gate field effecttransistor model，简称BSIM3)。保持横向三极管栅极悬空，测试横向三极管衬底电流Is、发射极电流Ie、集电极电流Ic和基极电流Ib。此时，金属氧化物晶体管Mc处于关闭状态，三极晶体管Qp2也处于夹断状态。因此，得到的电流数据为三极晶体管Qc和三极晶体管Qp1的总体表现。测试得到电流Ib为三极晶体管Qc的基极电流Ibc三极晶体管Qp1的基极电流Ibp1电流之和，Ib＝Ibc+Ibp1。当Ibc＝Ibp1＝Ib/2时，因为金属氧化物晶体管Mc处于关闭状态，三极晶体管Qp2也处于夹断状态，三极晶体管Qc的集电极电流Icc＝Ic，三极晶体管Qp1的集电极电流Icp1＝Is。根据电流守恒定律，三极晶体管Qc的发射极电流Iec＝Icc+Ibc＝Ic+Ib/2三极晶体管Qp1的发射极电流Iep1＝Icp1+Ibp1＝Is+Ib/2由上述步骤得到三极晶体管Qc的基极电流Ibc，集电极电流Icc，发射极电流Iec和三极晶体管Qp1的基极电流Ibp1，集电极电流Icp1，发射极电流Iep1。由上述模型数据，得出三极晶体管Qc和三极晶体管Qp1的通用Gummel-Poon(伽莫-普恩，此为两个模型专利技术人的名字)模型。而三极晶体管Qp1和三极晶体管Qp2具有相同的特性，因此，三极晶体管Qp2的模型与三极晶体管Qp1的模型相同。得出上述金属氧化物晶体管Mc、三极晶体管Qc、三极晶体管Qp1和三极晶体管Qp2的模型之后，使三极晶体管Qc的基极和三极晶体管Qp1基极以及三极晶体管Qp2的基极相连，金属氧化物晶体管Mc的源极和三极晶体管Qc的发射极相连接，金属氧化物晶体管Mc的漏极和三极晶体管Qc的集电极相连接。从而得到本专利技术横向三极晶体管的模型。图6为本专利技术一种横向三极晶体管仿真模型Ic及Ib和Vbe特性与实测数据的比较。其中实线为仿真特性曲线，虚线为实际测得的特性曲线。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向三极管仿真模型，其特征在于，包括三极晶体管（Ｑ↓［ｃ］），三极晶体管（Ｑ↓［ｐ１］）、三极晶体管（Ｑ↓［ｐ２］）以及金属氧化物晶体管（Ｍ↓［ｃ］），其中三极晶体管（Ｑ↓［ｃ］）的基极和三极晶体管（Ｑ↓［ｐ１］）以及三极晶体管（Ｑ↓［ｐ２］）的基极相连，三极晶体管（Ｑ↓［ｃ］）的发射极和三极晶体管（Ｑ↓［ｐ１］）的发射极相连接并和金属氧化物晶体管（Ｍ↓［ｃ］）的源极相连接，三极晶体管（Ｑ↓［ｃ］）的集电极和三极晶体管（Ｑ↓［ｐ２］）的发射极相连接并和金属氧化物晶体管（Ｍ↓［ｃ］）的漏极相连接，三极晶体管（Ｑ↓［ｐ１］）的集电极和三极晶体管（Ｑ↓［ｐ２］）的集电极相连接。

【技术特征摘要】
1.一种横向三极管仿真模型，其特征在于，包括三极晶体管(Qc)，三极晶体管(Qp1)、三极晶体管(Qp2)以及金属氧化物晶体管(Mc)，其中三极晶体管(Qc)的基极和三极晶体管(Qp1)以及三极晶体管(Qp2)的基极相连，三极晶体管(Qc)的发射极和三极晶体管(Qp1)的发射极相连接并和金属氧化物晶体管(Mc)的源极相连接，三极晶体管(Qc)的集电极和三极晶体管(Qp2)的发射极相连接并和金属氧化物晶体管(Mc)的漏极相连接，三极晶体管(Qp1)的集电极和三极晶体管(Qp2)的集电极相连接。2.如权利要求1所述的一种横向三极管仿真模型，其特征在于，所述的金属氧化物晶体管(Mc)模型为BSIM3通用模型。3.如权利要求1所述的一种横向三极管仿真模型，其特征在于，所述的三极晶体管(Qc)模型为...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠来，邹小卫，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]