专利名称：双极型晶体管模型及相应的参数提取方法
技术领域：
本发明属于半导体参数信息处理领域，尤其涉及一种双极型晶体管模型及相应的参数提取方法。
背景技术：
在IC电路设计中，计算机模拟是一个不可缺少的环节。模拟结果与模型参数数值的精度有很大的关系。传统的双极型晶体管SPICE模型参数的提取方法是分段直接提取法，用此方法获得的参数物理意义明确，计算简单、直观。但有些参数直接提取比较困难，如图1所示的双极型晶体管SPICE模型I具有集电极C、基极B和发射极E，所述集电极C、基极B和发射极E上均设置金属孔2，如图2所示，所述集电极C、基极B和发射极E均通过其上设置的金属孔2经金属线3连出至一探针垫4，通过三探针法测量双极型晶体管SPICE模型I各电极电压(例如集电极电压Vc、基极电压Vb、发射极电压Ve)或各极间电压(例如集电极发射极电压Vce = Vc_Ve、基极发射极电压Vbe = Vb-Ve，通常Ve = O)来测量各端的电流，从而获得器件模型的各参数，其中电阻参数是否准确会影响最主要参数的精确。例如在这种模型中提取基极发射极之间的电阻参数，则在不同天将不同的两个探针5分别接触到基极B和发射极E对应连接的探针垫4上，获得基极发射极电压Vbe，再获得集电极电流Ic，形成如图3所示的基极发射极电压-集电极电流(Vbe-1c)关系特性示意图，由图3可知，虽然测试对象为同一个双极型晶体管SPICE模型1，但是每一天用以测试的探针上的寄生电阻不同，导致实际测试获得的基极发射极之间的电阻参数的性能差异很大，可见用图1所示的双极型晶体管SPICE模型进行参数提取并不准确，这是由于金属线、探针和探针垫形成的寄生电阻造成的，因此通常的结构无法精确提取电阻，从而导致最终要的参数精确性受到影响。同时金属线、探针和探针垫也会形成的例如寄生电容和电感等寄生参数。因此，急需提供一种新的模型及参数提取方法进行测量，用以克服传统的双极型晶体管SPICE模型参数的提取方法存在的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种双极型晶体管模型及相应的参数提取方法，用以克服传统的双极型晶体管SPICE模型存在的模型参数提取不精确的缺陷。为了解决上述问题，本发明提供一种双极型晶体管模型，用以提取模型寄生参数，包括:集电极、基极和发射极以及内集电极、内基极和内发射极,所述集电极和内集电极位于集电区，所述基极和内基极位于基区，所述发射极和内发射极位于发射区，所述集电极、基极和发射极以及内集电极、内基极和内发射极上均设有金属孔，所述集电极和内集电极、所述基极和内基极、以及所述发射 极和内发射极分别由其上设有的金属孔经金属线连出，各所述金属线分别连接至一探针垫，所述探针垫用于接触探针。
优选的，所述内集电极、内基极和内发射极上的金属线的面积均对应的小于所述集电极、基极和发射极上的金属线的面积。优选的，与所述内集电极、内基极和内发射极上的金属线连接的探针垫均对应的小于与所述集电极、基极和发射极上的金属线连接的探针垫。进一步的，所述模型寄生参数通过探针接触各所述探针垫进行测试获得。进一步的，所述模型寄生参数由所述集电极和内集电极与对应的探针之间的寄生参数差、所述基极和内基极与对应的探针之间的寄生参数差、以及所述发射极和内发射极与对应的探针之间存在的寄生参数差形成。进一步的，所述模型寄生参数由金属线、探针垫和探针寄生产生。为了达到本发明的另一方面，还提供一种双极型晶体管模型参数提取方法，包括如下步骤:提供所述的双极型晶体管模型；用探针接触各探针垫，获得模型寄生参数；通过所述模型寄生参数修正双极型晶体管SPICE模型参数；通过参数被修正后的双极型晶体管SPICE模型进行计算机模拟。优选的，所述内集电极、内基极和内发射极上的金属线的面积均对应的小于所述集电极、基极和发射极上的金属线的面积。优选的，与所述内集电极、内基极和内发射极上的金属线连接的探针垫均对应的小于与所述集电极、基极和发射极上的金属线连接的探针垫。进一步的，所述模型寄生参数由所述集电极和内集电极与对应的探针之间的寄生参数差、所述基极和内基极与对应的探针之间的寄生参数差、以及所述发射极和内发射极与对应的探针之间存在的寄生参数差形成。进一步的，所述模型寄生参数由金属线、探针垫和探针寄生产生。进一步的，所述双极型晶体管SPICE模型由去除所述双极型晶体管模型中的内集电极、内基极和内发射极上设有的金属孔以及相应的金属线和探针垫而形成。由上述技术方案可见，本发明公开的一种双极型晶体管模型，用以提取模型寄生参数，包括集电极、基极和发射极以及内集电极、内基极和内发射极，所述集电极和内集电极位于集电区，所述基极和内基极位于基区，所述发射极和内发射极位于发射区，所述集电极、基极和发射极以及内集电极、内基极和内发射极上均设有金属孔，所述集电极和内集电极、所述基极和内基极、以及所述发射极和内发射极分别由其上设有的金属孔经金属线连出，各所述金属线分别连接至一探针垫，所述探针垫用于接触探针，将由本发明公开的双极型晶体管模型中获得的模型寄生参数去修正双极型晶体管SPICE模型参数，可以克服双极型晶体管SPICE模型存在的模型参数提取不精确的缺陷。此外，将由本发明公开的双极型晶体管模型中提取的模型寄生参数去修正双极型晶体管SPICE模型时，如双极型晶体管SPICE模型由本发明公开的双极型晶体管模型对应的结构，去除其内集电极、内基极和内发射极上设有的金属孔以及相应的金属线和探针垫而形成，则这时 候的双极型晶体管SPICE模型参数提取的精度得以进一步提高，运用参数提取精度得以提高的双极型晶体管SPICE模型进行计算机模拟的模拟结果也更为准确。
图1为传统的双极型晶体管SPICE模型的结构示意图；图2为运用图1所示的模型进行参数提取的结构示意图；图3为图2对应的Vbe-1c关系特性示意图；图4为本发明一实施例中双极型晶体管模型的结构示意图；图5为本发明一实施例中双极型晶体管模型参数提取方法的流程示意图；图6为本发明一实施例中基于双极型晶体管模型的双极型晶体管SPICE模型的结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。以图4为例，本发明提供一种双极型晶体管参数提取模型SI，用以提取模型寄生参数，所述双极型晶体管模型SI包括:集电极C、基极B和发射极E以及内集电极V_C、内基极V_B和内反射极V_E，所述集电极C和内集电极V_C位于集电区，所述基极B和内基极V_B位于基区，所述发射极E和内 发射极V_E位于发射区，所述集电极C、基极B和发射极E以及内集电极V_c、内基极V_B和内发射极V_E上均设有金属孔20，所述集电极和内集电极、所述基极和内基极、以及所述发射极和内发射极分别由其上设有的金属孔20经金属线30连出，各所述金属线30分别连接至一探针垫(图中未示)，所述探针垫用于接触探针(图中未不)O具体的，由于所述模型寄生参数是通过探针接触各所述探针垫而对集电极C、基极B和发射极E以及内集电极V_C、内基极V_B和内发射极V_E进行测试计算获得的，由于所述模型寄生参数由金属线、探针垫和探针寄生产生，也就是说，所述模型寄生参数由所述集电极和内集电极与对应的探针之间的寄生参数差、所述基极和内基极与对应的探针之间的寄生参数差、以及所述发射极和内发射极与对应的探针之间存在的寄生参数差形成。若使所述内集电极V_C、内基极V_B和内发射V_E上的金属线30的面积均对应的小于所述集电极C、基极B和发射极E上的金属线30的面积，或者与内集电极V_C、内基极V_B和内发射极V_E上的金属线30连接的探针垫的面积均对应的小于与所述集电极C、基极B和发射极E上的金属线30连接的探针垫的面积，或两者兼具，则所述模型寄生参数的精度得以进一步提闻。以图5所示的流程示意图为例，结合图6，本发明还公开一种双极型晶体管模型参数提取方法，所述提取方法包括如下步骤:S1:提供所述双极型晶体管模型SI。S2:用探针接触各探针垫，获得模型寄生参数。具体的，通过探针接触集电极C、基极B和发射极E上各自金属线30连接的探针垫时，获得的参数数值还包括与集电极C、基极B和发射极E连接的金属线30、以及对应的探针垫和探针形成的寄生参数，再通过探针接触内集电极V_c、内基极V_B和内发射极V_E由上自金属线30连接的探针垫时，获得的参数数值也包括与内集电极V_C、内基极V_B和内发射极V_E连接的金属线30、以及对应的探针垫和探针形成的寄生参数，此时，所述集电极和内集电极与对应的探针之间的寄生参数差、所述基极和内基极与对应的探针之间的寄生参数差、以及所述发射极和内发射极与对应的探针之间存在的寄生参数差形成了模型寄生参数。若使所述内集电极V_C、内基极V_B和内发射极V_E的上的金属线30的面积均对应的小于所述集电极C、基极B和发射极E上的金属线30的面积，或者与内集电极V_C、内基极V_B和内发射极V_E上的金属线30连接的探针垫的面积均对应的小于与所述集电极
C、基极B和发射极E上的金属线30连接的探针垫的面积，或两者兼具，可以使所述模型寄生参数的精度得以进一步提闻。S3:将从双极型晶体管模型SI中提取的模拟寄生参数运用到双极型晶体管SPICE模型中，去修正传统的双极型晶体管SPICE模型参数，使传统的所述双极型晶体管SPICE模型参数的精度得以提高。此外，所述双极型晶体管SPICE模型还可以如此形成:在本发明的双极型晶体管模型SI基础之上，将所述双极型晶体管模型SI中的内集电极、内基极和内发射极上设有的金属孔20以及相应的金属线30和探针垫去掉而形成，结构如图6所示，由于图6所示的双极型晶体管SPICE模型S2的结构与本发明的双极型晶体管模型SI的结构相似，因此图6所示的双极型晶体管SPICE模型S2被模拟寄生参数修正后的参数精度比传统的双极型晶体管SPICE模型被模拟寄生参数修正后的参数精度进一步提高。S4:通过参数被修正后的双极型晶体管SPICE模型进行计算机模拟。因此，将由本发明公开的双极型晶体管模型SI中获得的模型寄生参数去修正双极型晶体管SPICE模型参数，可以克服双极型晶体管SPICE模型存在的模型参数提取不精确的缺陷。而运用参数提取精度得以提高的双极型晶体管SPICE模型进行计算机模拟的模拟结果也更为准确。 本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种双极型晶体管模型，用以提取模型寄生参数，其特征在于，包括:集电极、基极和发射极以及内集电极、内基极和内发射极，所述集电极和内集电极位于集电区，所述基极和内基极位于基区，所述发射极和内发射极位于发射区，所述集电极、基极和发射极以及内集电极、内基极和内发射极上均设有金属孔，所述集电极和内集电极、所述基极和内基极、以及所述发射极和内发射极分别由其上设有的金属孔经金属线连出，各所述金属线分别连接至一探针垫，所述探针垫用于接触探针。
2.如权利要求1所述的双极型晶体管模型，其特征在于，所述内集电极、内基极和内发射极上的金属线的面积均对应的小于所述集电极、基极和发射极上的金属线的面积。
3.如权利要求1所述的双极型晶体管模型，其特征在于，与所述内集电极、内基极和内发射极上的金属线连接的探针垫 均对应的小于与所述集电极、基极和发射极上的金属线连接的探针垫。
4.如权利要求2或3所述的双极型晶体管模型，其特征在于，所述模型寄生参数通过探针接触各所述探针垫进行测试获得。
5.如权利要求2或3所述的双极型晶体管模型，其特征在于，所述模型寄生参数由所述集电极和内集电极与对应的探针之间的寄生参数差、所述基极和内基极与对应的探针之间的寄生参数差、以及所述发射极和内发射极与对应的探针之间存在的寄生参数差形成。
6.如权利要求2或3所述的双极型晶体管模型，其特征在于，所述模型寄生参数由金属线、探针垫和探针寄生产生。
7.一种双极型晶体管模型参数提取方法，其特征在于，包括如下步骤: 提供如权利要求1所述的双极型晶体管模型； 用探针接触各探针垫，获得模型寄生参数； 通过所述模型寄生参数修正双极型晶体管SPICE模型参数； 通过参数被修正后的双极型晶体管SPICE模型进行计算机模拟。
8.如权利要求7所述的双极型晶体管模型参数提取方法，其特征在于，所述内集电极、内基极和内发射极上的金属线的面积均对应的小于所述集电极、基极和发射极上的金属线的面积。
9.如权利要求7所述的双极型晶体管模型参数提取方法，其特征在于，与所述内集电极、内基极和内发射极上的金属线连接的探针垫均对应的小于与所述集电极、基极和发射极上的金属线连接的探针垫。
10.如权利要求8或9所述的双极型晶体管模型参数提取方法，其特征在于，所述模型寄生参数由所述集电极和内集电极与对应的探针之间的寄生参数差、所述基极和内基极与对应的探针之间的寄生参数差、以及所述发射极和内发射极与对应的探针之间存在的寄生参数差形成。
11.如权利要求8或9所述的双极型晶体管模型参数提取方法，其特征在于，所述模型寄生参数由金属线、探针垫和探针寄生产生。
12.如权利要求7所述的双极型晶体管模型参数提取方法，其特征在于，所述双极型晶体管SPICE模型由去除所述双极型晶体管模型中的内集电极、内基极和内发射极上设有的金属孔以及相应的金属线和探针垫而形成。
全文摘要
本发明提供一种双极型晶体管模型及相应的参数提取方法，双极型晶体管模型包括集电极、基极、发射极、内集电极、内基极和内发射极，集电极和内集电极位于集电区，基极和内基极位于基区，发射极和内发射极位于发射区，集电极、基极、发射极、内集电极、内基极和内发射极上均设有金属孔，集电极和内集电极、基极和内基极、发射极和内发射极分别由其上设有的金属孔经金属线连出，各金属线分别连接至一探针垫，探针垫用于接触探针。本发明通过探针接触各探针垫获得模型寄生参数；通过模型寄生参数修正双极型晶体管SPICE模型参数；通过参数被修正后的双极型晶体管SPICE模型进行计算机模拟，克服了传统的双极型晶体管SPICE模型存在的模型参数提取不精确的缺陷。
文档编号G06F17/50GK103226639SQ201310156240
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者范象泉 申请人:上海宏力半导体制造有限公司