专利名称：二极管的仿真方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的仿真分析方法，特别涉及一种二极管的仿真方法。
背景技术：
随着现代半导体工艺条件及器件设计水平的不断提高，各种半导体器件的结构变得不断的复杂。其中，由于半导体器件纵向结构的日益复杂，一些寄生的二极管结构和常规的二极管结构差别很大，从而导致二极管的交流特性，特别是二极管的电容与反向偏压的关系变得非常复杂。图l是常规工艺与器件条件下，二极管的电容与反向偏压的关系曲线图。图2是超突变结条件下，二极管的电容与反向偏压的关系曲线图。图3是BCD(Bipolar-CM0S-DM0S)工艺条件下，由侧面三种不同掺杂条件所形成的二极管的电容与反向偏压的关系曲线图。和图1对照来看，图2和图3中的二极管由于工艺与器件条件与图1相差很大，所以二极管的电容与反向偏压的关系曲线图也相差很大。
目前常规的二极管结构一般由二极管简约模型(compact model)来模拟，如图4所示，主要由模型参数及相应的描述二极管直流、交流特性的物理公式所组成。其中，描述二极管直流特性的模型参数有十个左右，主要有JS(面积型二极管的饱和传输电流)，JSW(周长型二极管的饱和传输电流)，RS(串联电阻)等，描述二极管电容与反向电压特性的模型参数共有三组，分别为二极管面积型和周长型电容系数(CJ/CJSW) ，二极管面积型和周长型电容-电压系数(PB/PHP)，以及二极管面积型和周长型电容的指数系数(MJ/MJSW)。
二极管简约模型是很久以前提出的基于传统半导体工艺及器件结构的仿真模型，本身技术上有较大的局限性，特别是其中的交流模型参数，不仅有数值范围的限制，同时相关的物理公式与现代半导体工艺及器件结构也有所脱节，例如二极管电容与反向电压特性。当需要对图2及图3的二极管结构进行拟合模拟时，二极管简约模型本身技术上的局限性已不能精确地模拟二极管的特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种二极管的仿真方法，采用该方法能精确地模拟二极管的特性。 为解决上述技术问题，本发明的二极管的仿真方法，包括以下步骤 步骤一 .确定二极管等效电路模型，所述二极管等效电路模型由第一二极管、第
二二极管两只二极管开联组成； 步骤二 .在模拟实际二极管交流特性时，利用所述两只二极管的两组交流模型参数，完成模型对实际二极管电容与电压特性的拟合；在模拟实际二极管直流特性时，关断其中一只二极管，用另一只二极管的直流模型参数完成对实际二极管直流特性的拟合。
所述两个二极管的模型参数都包括二极管面积型和周长型电容系数、二极管面积型和周长型电容-电压系数和二极管面积型和周长型电容的指数系数。通过调整二极管等效电路模型两只二极管的二极管面积型和周长型电容系数的数值，可以使电压为零偏时的
3二极管电容仿真值与二极管电容实际测试值保持一致；通过调整二极管等效电路模型两只二极管的二极管面积型和周长型电容-电压系数的数值，可以使电压为正偏时的二极管电容仿真值与二极管电容实际测试值保持一致；通过调整二极管等效电路模型两只二极管的二极管面积型和周长型电容的指数系数的数值，可以使电压为负偏时的二极管电容仿真值与二极管电容实际测试值保持一致。 本发明的二极管的仿真方法，引入等效电路模型的建模思想，增加在拟合模拟二极管电容与反向电压特性时模型参数的数量，从而增加模型使用的灵活性，模型的拟合精度也随之得以增强。很好地解决了目前二极管简约模型(compact model)在模拟二极管电容与电压特性时的拟合缺陷，可以灵活快捷地完成对二极管电容与电压特性的拟合，精确地模拟二极管的特性。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1是常规工艺与器件条件下，二极管的电容与反向偏压的关系曲线图； 图2是超突变结条件下，二极管的电容与反向偏压的关系曲线图； 图3是BCD工艺条件下，由侧面三种不同掺杂条件所形成的二极管的电容与反向
偏压的关系曲线图； 图4是目前常规的二极管简约模型示意图； 图5是本发明的二极管的仿真方法一实施方式中的二极管等效电路模型示意图。
具体实施例方式
本发明的二极管的仿真方法得的一实施方式，包括以下步骤 步骤一 .确定二极管等效电路模型，所述二极管等效电路模型由两个二极管并联所组成，是在常规二极管简约模型的基础上，并联另一个二极管，该两个二极管的模型参数都包括JS (面积型二极管的饱和传输电流)、JSW(周长型二极管的饱和传输电流)、RS (串联电阻)等直流特性的模型参数，包括二极管面积型和周长型电容系数(CJ/CJSW)、二极管面积型和周长型电容-电压系数(PB/PHP)、以及二极管面积型和周长型电容的指数系数(MJ/MJSW)等描述二极管电容与反向电压特性的模型参数，该两个二极管在模型物理公式上保持一致，但模型参数值可以不相同。如图5所示，所述二极管等效电路模型由第一二极管1和第二二极管2并联组成，与之相对应，第一二极管1的交流模型参数包括二极管面积型和周长型电容系数CJ1/CJSW1、二极管面积型和周长型电容-电压系数PB1/PHP1、二极管面积型和周长型电容的指数系数MJ1/MJSW1，第二二极管2的交流模型参数包括二极管面积型和周长型电容系数CJ2/CJSW2、二极管面积型和周长型电容-电压系数PB2/PHP2、二极管面积型和周长型电容的指数系数MJ2/MJSW2。 步骤二 .在模拟实际二极管交流特性时，可利用所述二极管等效电路模型两只二极管的两组交流模型参数，灵活快捷地完成模型对实际二极管电容与电压特性的拟合。例如，通过调整CJ1/CJSW1和CJ2/CJSW2的数值，可使实际二极管电压为零偏时的二极管电容仿真值与二极管电容实际测试值保持一致；通过调整PB1/PHP1和PB2/PHP2的数值，可使电压为正偏时的二极管电容仿真值与二极管电容实际测试值保持一致；通过调整MJ1/MJSW1和MJ2/MJSW2的数值，可使电压为负偏时的二极管电容仿真值与二极管电容实际测试值保持一致。 在模拟实际二极管直流特性时，可关断所述二极管等效电路模型中两只二极管的其中一只二极管(即将其反向饱和电流模型参数值设为零)，用另一只二极管的直流模型参数完成对二极管直流特性的拟合。 本发明的二极管的仿真方法，引入等效电路模型的建模思想，增加在拟合模拟二极管电容与反向电压特性时模型参数的数量，从而增加模型使用的灵活性，模型的拟合精度也随之得以增强。很好地解决了目前二极管简约模型(compact model)在模拟二极管电容与电压特性时的拟合缺陷，可以灵活快捷地完成对二极管电容与电压特性的拟合，精确地模拟二极管的特性。
权利要求
一种二极管的仿真方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一.确定二极管等效电路模型，所述二极管等效电路模型由第一二极管、第二二极管两只二极管并联组成；步骤二.在模拟实际二极管交流特性时，利用所述两只二极管的两组交流模型参数，完成模型对实际二极管电容与电压特性的拟合；在模拟实际二极管直流特性时，关断其中一只二极管，用另一只二极管的直流模型参数完成对实际二极管直流特性的拟合。
2. 根据权利要求1所述的二极管的仿真方法，其特征在于，所述两个二极管的模型参 数都包括二极管面积型和周长型电容系数、二极管面积型和周长型电容_电压系数和二极 管面积型和周长型电容的指数系数。
3. 根据权利要求2所述的二极管的仿真方法，其特征在于，通过调整二极管等效电路 模型两只二极管的二极管面积型和周长型电容系数的数值，使电压为零偏时的二极管电容 仿真值与二极管电容实际测试值保持一致；通过调整二极管等效电路模型两只二极管的二 极管面积型和周长型电容-电压系数的数值，使电压为正偏时的二极管电容仿真值与二极 管电容实际测试值保持一致；通过调整二极管等效电路模型两只二极管的二极管面积型和 周长型电容的指数系数的数值，使电压为负偏时的二极管电容仿真值与二极管电容实际测 试值保持一致。
4. 根据权利要求1所述的二极管的仿真方法，其特征在于，所述两个二极管的模型参 数都包括面积型二极管的饱和传输电流、周长型二极管的饱和传输电流、串联电阻。
5. 根据权利要求1或4所述的二极管的仿真方法，其特征在于，在模拟实际二极管直流 特性时，将所述两只二极管其中一只的反向饱和电流模型参数值设为零以关断该二极管， 用另一只二极管的直流模型参数完成对实际二极管直流特性的拟合。
全文摘要
本发明公开了一种二极管的仿真方法，包括以下步骤步骤一.确定二极管等效电路模型，所述二极管等效电路模型由第一二极管、第二二极管两只二极管并联组成；步骤二.在模拟实际二极管交流特性时，利用所述两只二极管的两组交流模型参数，完成模型对实际二极管电容与电压特性的拟合；在模拟实际二极管直流特性时，关断其中一只二极管，用另一只二极管的直流模型参数完成对实际二极管直流特性的拟合。采用该方法能精确地模拟二极管的特性。
文档编号G06F17/50GK101727506SQ20081004390
公开日2010年6月9日 申请日期2008年11月4日 优先权日2008年11月4日
发明者周天舒 申请人:上海华虹Nec电子有限公司