用于栅控二极管的建模方法和模型电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种用于栅控二极管（gated diode) 的建模方法和模型电路。
【背景技术】
[0002] 近年来，栅控二极管获得了广泛的应用。与常规二极管例如常规浅沟槽隔离 (Shallow Trench Isolation, STI)二极管相比，栅控二极管因其具有较低的串联电阻而具 有较高的静电放电（ESD)保护性能。栅控二极管还具有较好的品质因子（Q-factor)用于 射频（RF)应用。因此，为了预测栅控二极管在其所处的环境中的性能和可靠性，需要对栅 控二极管进行仿真。现有的用于常规二极管的SPICE模型不能很好地描述栅控二极管。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种用于栅控二极管的模型电路，所述模型电路包括二极管、电阻以 及电流源。其中，所述二极管与所述电阻串联连接在正极（Anode)和负极（Cathode)之间； 以及所述电流源与所述二极管和所述电阻并联连接在所述正极和所述负极之间。
[0004] 在本发明的一个实施例中，所述电流源为压控电流源（vo 1 tage-contro 11 ed-curr ent-source)〇
[0005] 在本发明的一个实施例中，所述压控电流源中的电流以指数方式依赖于所述正极 与所述负极之间的电压。
[0006] 在本发明的一个实施例中，所述压控电流源中的电流用等式表示为：
[0007]
[0008] 其中，W是扩散宽度（diffusion width)，Nf 是指状分支数目（finger number)，na、 nb、apre、bpre、α、β以及C>b是被提取的参数，V是所述正极与所述负极之间的电压，T 是温度，q是电子电荷（electron charge)，k是玻尔兹曼（Boltzman)常数。
[0009] 在本发明的一个实施例中，所述二极管和所述电阻与常规二极管的等效电路模型 中的二极管和电阻相同。
[0010] 在本发明的一个实施例中，所述常规二极管为浅沟槽隔离二极管。
[0011] 在本发明的一个实施例中，所述电路还包括开关，所述开关用于控制所述电流源 所在的支路的通断。
[0012] 本发明还提供一种用于栅控二极管的建模方法，所述建模方法包括：建立常规二 极管的等效电路模型，其中所述等效电路模型包括二极管和电阻，所述二极管与所述电阻 串联连接在正极和负极之间；以及添加电流源并使所述电流源与所述二极管和所述电阻并 联连接在所述正极和所述负极之间。
[0013] 在本发明的一个实施例中，所述电流源为压控电流源。
[0014] 在本发明的一个实施例中，所述添加电流源主要在当所述栅控二极管在反向偏压 下时起作用。
[0015] 本发明所提供的用于栅控二极管的模型电路结构简单，易于实现，并且该模型电 路可以很好地描述栅控二极管，大大提高电路仿真的准确性。
【附图说明】
[0016] 本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发 明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
[0017] 附图中：
[0018] 图1示出了常规的P阱/N+STI二极管的示意图；
[0019] 图2示出了用于图1中的P阱/N+STI二极管的模型电路；
[0020] 图3示出了使用图2的模型电路对栅控二极管进行建模得到的仿真IV与测试IV 的比较示意图；
[0021] 图4示出了栅控二极管的结构示例；
[0022] 图5示出了根据本发明实施例的、用于图4的栅控二极管的模型电路；以及
[0023] 图6示出了使用图5的模型电路对栅控二极管进行建模得到的仿真IV与测试IV 的比较示意图。
【具体实施方式】
[0024] 在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然 而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以 实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进 行描述。
[0025] 应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的 实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给 本领域技术人员。
[0026] 在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使 用时，单数形式的"一"、"一个"和"所述/该"也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出 另外的方式。还应明白术语"组成"和/或"包括"，当在该说明书中使用时，确定所述特征、 整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操 作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语"和/或"包括相关所列项目的任 何及所有组合。
[0027] 为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便 阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述 外，本发明还可以具有其他实施方式。
[0028] SPICE (Simulation program with integrated circuit emphasis)是最为普遍 的电路级模拟程序。现在SPICE模型已经广泛应用于电子设计中，可对电路进行非线性直 流分析、非线性瞬态分析和线性交流分析。为了进行电路模拟，必须先建立元器件的模型。 二极管作为半导体集成电路中一种重要的半导体器件，在集成电路工艺领域中被广泛的应 用。因此，对诸如二极管的元件器建立SPICE模型具有重要意义。
[0029] 图1示出了常规P阱/N+STI二极管的示意图。根据图1的P阱/N+STI二极管的结 构，可以建立如图2所示的模型电路。该模型电路包括串联连接在正极和负极之间的二极 管和电阻:rs。其中，通过二极管的电流可以用等式id = IS · [exp((vd_id ts/(N ·ν?))_1] 来表示，其中，二极管两端的电压为vd = VEe-Vfte，IS为理想饱和电流，N为理想因子，vt 为热电压（thermal voltage),其值为26毫伏。
[0030] 与常规二极管例如常规STI二极管相比，栅控二极管具有更好的ESD性能。如果 采用图2所示的模型电路对栅控二极管进行建模，发现其无法对栅控二极管的IV(电流电 压）关系进行很好地描述。
[0031] 图3示出了使用图2的模型电路对栅控二极管进行建模得到的仿真IV与测试IV 的比较示意