带寄生场效应的ldmos模型及仿真方法和建模方法

带寄生场效应的ldmos模型及仿真方法和建模方法
【专利摘要】本发明公开了一种带寄生场效应的LDMOS模型，包括第一MOS管和第二MOS，所述第一MOS管的体端电极和所述第二MOS管的体端电极相连、所述第一MOS管的漏极和所述第二MOS管的漏极相连、所述第一MOS管的源极和所述第二MOS管的源极相连，所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的栅极相连。本发明能建立一种较高精度的模型，较好的实现了对器件寄生特性的描述，对提高LDMOS模型在线性区的仿真精度有很好的帮助。另外，本发明还公开了带寄生场效应的LDMOS模型的仿真方法和建模方法。
【专利说明】带寄生场效应的LDMOS模型及仿真方法和建模方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种带寄生场效应的LDMOS模型，另外，本发明还涉及该模型的仿真方法和建模方法。
【背景技术】
[0002]横向扩散MOS晶体管(LDMOS)在模拟电路中的电源电路设计中有着广泛的应用，由于LDMOS的结构同普通MOS相比较为特殊，应用电压范围较高，往往会代入一些在普通MOS器件中看不到的特殊寄生特性；如图1所示，为一种比较常见的横向扩散MOS晶体管的版图结构，其中包括最外围的隔离环I及其内的N型埋层2 ;另外还包括P阱3及N阱4，浓N型掺杂5和其上的多晶栅6、漏区9及源区7和在P阱3上方的体端8，其中源区7外是生长场氧的区域。这类LDMOS的栅氧厚度比较厚，器件工作时栅电压比较高，同时多晶栅的布线比较特殊，多晶栅会覆盖在源区和场氧上，随着多晶栅上的电压增大，定义从LDMOS中源区7到漏区9的方向为LDMOS的沟道的长度方向，则垂直于沟道长度方向为沟道的宽度方向，多晶栅6沿沟道宽度方向超出源区7覆盖在场氧的部分出现场开启，出现寄生效应，其效果类似有一个寄生M0S，如图1所示区域P，为所述寄生MOS的多晶硅栅，被所述寄生MOS的多晶硅栅所覆盖的P阱部分用于形成所述寄生MOS管的沟道，如图1所示区域A，所述寄生MOS的源区以及漏区与所述LDMOS共用。如图2所示，横轴为栅漏电压，纵轴为源端电流，不同的形状的曲线分别代表LDMOS体端不同偏压情况下得到的不同曲线。当Vgs电压增大到15V以上后，可以看到第一根曲线(Vbs=OV)开始上翅，随着电压继续增大，电流上翘越来越明显，仿佛有额外的器件开启；普通MOS器件看不到此类特性，业界通用的SPICE模型也无法描述此类现象，当电路设计者用普通SPICE模型进行仿真，当器件工作在该处时，模型精度就会不准，给电路仿真带来误差。

【发明内容】

[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种带寄生场效应的LDMOS建模方法，能较好的实现了对器件寄生特性的描述。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供的一种带寄生场效应的LDMOS模型，包括第一MOS管和第二 M0S，所述第一 MOS管的体端电极和所述第二 MOS管的体端电极相连、所述第一 MOS管的漏极和所述第二 MOS管的漏极相连、所述第一 MOS管的源极和所述第二 MOS管的源极相连，所述第一 MOS管的栅极和所述第二 MOS管的栅极相连。
[0005]进一步的，所述漏极和所述源极分别串联一电阻。
[0006]一种带寄生场效应的LDMOS的仿真方法，利用所述带寄生场效应的LDMOS模型进行LDMOS仿真。
[0007]进一步的,所述的第一 MOS管用spice仿真器中自带的Bsim3模型来描述。
[0008]进一步的,所述的第二 MOS管用spice仿真器中自带的Bsim3模型来描述。
[0009]一种带寄生场效应的LDMOS建模方法，包括:[0010]步骤1、用第一 MOS管来模拟LDMOS ；
[0011]步骤2、用第二 MOS管来模拟所述LDMOS中的寄生MOS ;其中，定义从所述LDMOS中源区到漏区的方向为LDMOS的沟道的长度方向，则垂直于沟道长度方向为沟道的宽度方向，所述寄生MOS的多晶栅为所述LDMOS的多晶栅沿沟道宽度方向超出源区覆盖在场氧的部分；被所述寄生MOS的多晶硅栅所覆盖的P阱部分用于形成所述寄生MOS管的沟道，所述寄生MOS的源区以及漏区与所述LDMOS共用；
[0012]步骤3、将所述第一 MOS管的体端电极、漏极、源极和栅极分别同所述第二 MOS管并联，同时所述漏极和所述源极分别串联一电阻，建立模型。
[0013]进一步的，还包括:通过对所述步骤3中结构的仿真及与将仿真曲线同实测数据进行对比，确定模型准确性。
[0014]进一步的,步骤I中所述的第一 MOS管用spice仿真器中自带的Bsim3模型来描述。
[0015]进一步的，步骤I中所述的第二 MOS管用spice仿真器中自带的Bsim3模型来描述。
[0016]本发明能够建立一种较高精度的模型，较好的实现了对器件寄生特性的描述，对提高LDMOS模型在线性区的仿真精度有很好的帮助。
【专利附图】

【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0018]图1是公知的常规的LDMOS版图结构；
[0019]图2是LDMOS线性区电流特性图；`
[0020]图3是LDMOS线性区夸导特性图；
[0021]图4是本发明带寄生场效应的LDMOS建模方法建立的模型示意图；
[0022]图5a是本发明宏模型经过拟合后仿真后得到的电流特性同实际器件电流特性比较图；
[0023]图5b是本发明宏模型经过拟合后仿真后得到的夸导特性同实际器件电流特性比较图。
[0024]主要结构【专利附图】

【附图说明】:
[0025]隔离环IN型埋层2
[0026]P 阱 3N 阱 4
[0027]浓N型掺杂5多晶栅6
[0028]源区7体端8
[0029]漏区9
【具体实施方式】
[0030]为使贵审查员对本发明的目的、特征及功效能够有更进一步的了解与认识，以下配合附图详述如后。
[0031]如图3所示，为在图2的基础Ids对Vgs求偏微分(dy/dx)，得到的纵轴为夸导随栅源电压的曲线关系，从图3中可看到，夸导随Vgs的增大出现了两个峰值，普通MOS类器件夸导在图中只会出现一次峰值，随着不同Vbs电压，峰值逐渐往后平移，而本发明中描述的LDMOS当Vgs大于15V时，Vbs=OV的曲线出现第2次更大的波峰，Vbs=-0.75V的第2根曲线在接近22V时也出现第二次起伏。由此说明器件中存在寄生场效应管，它的开启电压比较大，需要电压达到一定程度才会开启。因此可以假定把较厚的栅氧部分反型效应看成是一个MOS晶体管并联在原先的LDMOS边。
[0032]如图4所示，为本发明带寄生场效应的LDMOS建模方法建立的模型示意图，图中第一 MOS管用来模拟LDM0S，它的体端电极B，漏极D，源极S和栅极G分别同右侧用来模拟LDMOS中寄生场效应管(ParaMOS)的第MOS管的体端电极B，漏极D，源极S和栅极G并联，分别用来描述LDMOS (如图1所示的L区域)和寄生场效应管(如图1所示的P区域)，其中第一 MOS管及第二MOS管都采用spice仿真器中自带的Bsim3模型(业界标准模型)来描述，并将在Bsim3模型中描述开启电压的参数设为场开启数值。其中所述LDMOS及ParaMOS的体端电极B，漏极D，源极S和栅极G，分别从各自的体端，漏区，源区及多晶栅中引出。同时漏极D和源极S分别串联了电阻Rd和Rs，分别代表漏极和源极寄生电阻，用于表述LDMOS较高的寄生电阻阻值；用来共同修正LDMOS和ParaMOS开启后的线性电流斜率；由于电路中的第一 MOS管和第二 MOS管，漏端寄生电阻和源端寄生电阻三类器件本身带有SPICE模型参数，通过对电路结构的仿真，可以得到漏端电流与电压变化曲线，将仿真曲线同实测数据进行对比，对三类器件中的模型参数进行调试拟合，建立了 一种较高精度的宏模型。
[0033]如图5a、5b所示，为本发明宏模型经过拟合后仿真后得到的电流特性同实际器件电流特性比较图及夸导特性同实际器件电流特性比较图；其中细线是模拟仿真电流曲线，粗线是实际器件电流曲线，由图5a、图5b可以看到模型同实际器件在线性区特性基本吻合，即本发明建立了一种较高精度的模型方法，对提高仿真精度有很好的帮助。
[0034]以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种带寄生场效应的LDMOS模型，其特征在于，包括第一 MOS管和第二 M0S，所述第一MOS管的体端电极和所述第二 MOS管的体端电极相连、所述第一 MOS管的漏极和所述第二MOS管的漏极相连、所述第一 MOS管的源极和所述第二 MOS管的源极相连，所述第一 MOS管的栅极和所述第二 MOS管的栅极相连。
2.如权利要求1所述的带寄生场效应的LDMOS模型，其特征在于，所述漏极和所述源极分别串联一电阻。
3.一种带寄生场效应的LDMOS的仿真方法，其特征在于，利用如权利要求1所述带寄生场效应的LDMOS模型进行LDMOS仿真。
4.如权利要求3所述的仿真方法，其特征在于，所述的第一MOS管用spice仿真器中自带的Bsim3模型来描述。
5.如权利要求3所述的仿真方法，其特征在于，所述的第二MOS管用spice仿真器中自带的Bsim3模型来描述。
6.一种带寄生场效应的LDMOS建模方法，其特征在于，包括: 步骤1、用第一 MOS管来模拟LDMOS ； 步骤2、用第二 MOS管来模拟所述LDMOS中的寄生MOS ;其中，定义从所述LDMOS中源区到漏区的方向为LDMOS的沟道的长度方向，则垂直于沟道长度方向为沟道的宽度方向，所述寄生MOS的多晶栅为所述LDMOS的多晶栅沿沟道宽度方向超出源区覆盖在场氧的部分；被所述寄生MOS的多晶硅栅所覆盖的P阱部分用于形成所述寄生MOS管的沟道，所述寄生MOS的源区以及漏区与所述LDMOS共用； 步骤3、将所述第一 MOS管的体端电极、漏极、源极和栅极分别同所述第二 MOS管并联，同时所述漏极和所述源极分别串联一电阻，建立模型。
7.如权利要求6所述的带寄生场效应的LDMOS建模方法，其特征在于，还包括:通过对所述步骤3中结构的仿真及与将仿真曲线同实测数据进行对比，确定模型准确性。
8.如权利要求6所述的带寄生场效应的LDMOS建模方法，其特征在于，步骤I中所述的第一 MOS管用spice仿真器中自带的Bsim3模型来描述。
9.如权利要求6所述的带寄生场效应的LDMOS建模方法，其特征在于，步骤I中所述的第二 MOS管用spice仿真器中自带的Bsim3模型来描述。
【文档编号】G06F17/50GK103678740SQ201210342360
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月14日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】王正楠 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司