專(zhuān)利名稱(chēng)：可改善溫度效應(yīng)的高壓mos器件模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓M0S器件模型，特別是一種采用外接帶有溫度系 數(shù)的可變電阻的方法來(lái)精確模擬不同溫度條件下"準(zhǔn)飽和效應(yīng)"的高壓 M0S器件模型。
背景技術(shù)：
目前，高壓MOS器件在集成電路產(chǎn)品中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，如用 于液晶顯示器驅(qū)動(dòng)器等，因此，高壓集成電路設(shè)計(jì)中對(duì)準(zhǔn)確、高效的高壓 MOS器件模型的要求就變得非常迫切。在這種背景之下，許多高壓M0S器 件模型得以開(kāi)發(fā)并在工業(yè)界被逐漸的應(yīng)用。高壓MOS器件模型往往會(huì)采用 外接可變電阻的方法來(lái)模擬"準(zhǔn)飽和效應(yīng)"(quasi-saturation effect).
高壓MOS晶體管與普通MOS晶體管的性能差別主要表現(xiàn)在當(dāng)漏極工 作于飽和電壓(Vdd)時(shí)，隨柵極電壓(Vgs)的增加，當(dāng)Vgs接近于Vdd 時(shí)，晶體管的電流(Ids)增加明顯變得緩慢，即在高壓區(qū)柵壓Vgs對(duì)電 流Ids的控制能力大大減弱。為了更精確地模擬此"準(zhǔn)飽和效應(yīng)" (quasi-saturation effect )，高壓MOS器件模型中往往會(huì)采用外接可 變電阻的方法，這種方法能較好擬合器件的常溫特性。然而，在現(xiàn)有高壓 MOS器件模型中，缺乏描述可變電阻溫度特性的模型參數(shù)，沒(méi)有對(duì)外接可 變電阻的溫度效應(yīng)進(jìn)行修正，這會(huì)導(dǎo)致模型對(duì)器件溫度特性的模擬非常困難，對(duì)于器件的高低溫特性的擬合較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可改善溫度效應(yīng)的高壓MOS器 件模型，能對(duì)器件的高低溫特性進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明可改善溫度效應(yīng)的高壓MOS器件模型，包 括核心M0S器件，該核心MOS器件的漏極與電源之間電連接第一可變電阻、 該核心器件的源極與地之間電連接第二可變電阻，該第一可變電阻的電阻 值rl和該第二可變電阻的電阻值r2分別根據(jù)下述表達(dá)式確定
rl=rdsd*(l+vvl*lvl(dl， dll) |)/(w+weff)，
r2=rdss*(1+vvl*|v2(d2, d21)|)/(w+weff)，
其中，
rdsd為電阻常數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-5 1E-3，
rdss為另一電阻常數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-5 1E-3，
vvl為電阻的電壓系數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-2 1E2，
weff為有效的溝道寬度，其數(shù)值范圍是1E-10 1E-6，
dl和dll是等效電路中第一可變電阻兩端的二個(gè)內(nèi)部電路節(jié)點(diǎn)， vl(dl， dll)為rl兩端的電壓降，
d2和d21是等效電路中第二可變電阻兩端的二個(gè)內(nèi)部電路節(jié)點(diǎn)， v2(d2,d21)為r2兩端的電壓降，
W為高壓MOS器件的溝道寬度；
rl和r2分別根據(jù)下列關(guān)系式修正
r1(T)=r1(RT)*(1+tclx*(T-RT)+tc2x*(T-RT)*(T-RT))，r2(T)=r2(RT)*(1+tclx* (T-RT)+tc2x*(T-RT)*(T-RT))， 其中，
rl(RT)是第一可變電阻在室溫為RT時(shí)的電阻值，
r2(RT)是第二可變電阻在室溫為RT時(shí)的電阻值，
rl (T)是第一可變電阻在溫度為T(mén)時(shí)的電阻值，
r2(T)是第二可變電阻在溫度為T(mén)時(shí)的電阻值，
tclx為電阻的一階溫度系數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-5 1E-l，
tc2x為電阻的二階溫度系數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-7 1E-3。
本發(fā)明由于采用了溫度系數(shù)對(duì)高壓M0S器件模型外接的可變電阻進(jìn) 行修正，提高了模型對(duì)器件高低溫特性擬合的靈活性及準(zhǔn)確性，可在常溫 提取出的高壓模型基礎(chǔ)上，方便地進(jìn)行溫度效應(yīng)模型參數(shù)的提取，極大地 提高了高壓模型對(duì)器件溫度特性的模擬精度、有助于改善集成電路設(shè)計(jì)工 作的效率與準(zhǔn)確性，縮小產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期及降低成本。


附圖是高壓M0S器件模型等效電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明的等效電路圖如圖l所示，其中晶體管按照器件建模的HSPICE 格式描述如下
+rdsd=3. 78E-4 rdss二9.4E-4 vvl=9.5
+weff=7E—8 tclx=l.犯一3 tc2x二lE—5
.subckt高壓器件等效電路名d g s b w=10u l=4u adn=125p pdn=60u 3sn二125p psn二60u dtemp二O
rl d dl ' rdsd*(l+vvl*abs(v(d, dl)))/(w+weff)' tcl=tclx tc2=tc2x dtemp二dtemp
ml dl g si b晶體管模型名 w=w l二l ad二adn pd=pdn as=asn ps二psn dtemp=0
r2sis， rdss*(l+vvl*abs(v(d， dl)))/(w+weff)， tcl=tclx tc2=tc2x dtemp=dtemp .snds
.model晶體管模型名 pmos
氺氺氺Flsg Parameter氺氺氺
在上述模型描述中，其中，各參數(shù)意義如下
tcl和tc2:描述電阻溫度效應(yīng)的一級(jí)和二級(jí)系數(shù)。
w:高壓MOS器件的溝道寬度；
1:高壓MOS器件的溝道長(zhǎng)度；
ad:高壓MOS器件漏極部分的等效面積；
adn:模型變量名，其數(shù)值等于ad;
pd:高壓MOS器件漏極部分的等效周長(zhǎng)；
pdn:模型變量名，其數(shù)值等于pd;
as:高壓MOS器件源極部分的等效面積；
asn:模型變量名，其數(shù)值等于as;
ps:高壓MOS器件源極部分的等效周長(zhǎng)；
psn:模型變量名，其數(shù)值等于ps;
dt emp:是仿真過(guò)程中等效電路與內(nèi)部器件的溫度差。
等效電路的核心部分為HSPICE格式描述中所述的"ml dl g sl b 晶體管模型名 w=w 1=1 ad=adn pd=pdn as=asn ps=psn dtemp二0 ，，禾口 ".model晶體管模型名pmos "所定義的常規(guī)MOS器件部分。和普通 高壓模型不同的是，本發(fā)明高壓MOS器件模型在MOS器件的源極與地之 間的第一可變電阻rl和漏極與電源之間的第二可變電阻r2均通過(guò)溫度 系數(shù)進(jìn)行修正。在圖l和上述模型描述中，rl， r2為外接可變電阻的參量名。
本發(fā)明采用的第一可變電阻rl的表達(dá)式為 'rdsd*(l+vvl*|v(dl，dll) |)/(w+weff)'，其中rdsd為電阻常數(shù)， (l+VVl*|V(dl，dll) I)為電阻與電壓的關(guān)系，(w+weff)描述電阻與柵寬之 間的關(guān)系。其中，rdsd為電阻常數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-5 1E-3; vvl為 電阻的電壓系數(shù)，其數(shù)值范圍是:1E-2 1E2; weff為有效的溝道寬度， 其數(shù)值范圍是1E-10 1E-6。
本發(fā)明采用的第二可變電阻r2的表達(dá)式為 dss求(l+vvl一v(d2，d21) |)/(w+weff)，，其中rdss為電阻常數(shù)， (1+Vvl*|v(d2,d21) I)為電阻與電壓的關(guān)系，(w+weff)描述電阻與柵寬之 間的關(guān)系。其中，rdss為另一電阻常數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-5 1E-3; vvl 的數(shù)值范圍是1E-2 1E2; weff的數(shù)值范圍是lE-10 1E-6。
rl和r2分別根據(jù)下列關(guān)系式修正
r1(T) =r1(RT)*(1+tclx*(T—RT)+tc2x* (T—RT)* (T—RT));
r2(T)=r2(RT)*(1+tclx*(T-RT)+tc2x*(T-RT)*(T-RT));
其中，
rl (RT)是第一可變電阻在室溫為RT時(shí)的電阻值；
r2(RT)是第二可變電阻在室溫為RT時(shí)的電阻值；
rl(T)是第一可變電阻在溫度為T(mén)時(shí)的電阻值；
r2 (T)是第二可變電阻在溫度為T(mén)時(shí)的電阻值；
tclx為電阻的一階溫度系數(shù)，其數(shù)值范圍是IE-5-IE-1;
tc2x為電阻的二階溫度系數(shù)，其數(shù)值范圍是:1E-7-IE-3。
在本發(fā)明的上述模型描述中，參數(shù)值可分別取為rdsd=3.78E-4; rdss:9.4E-4; vvl=9. 5; weff二7E-8; tclx二1.4E-3; tc2x二lE-5。
當(dāng)用本發(fā)明可改善溫度效應(yīng)的高壓MOS器件模型擬合器件高低溫特 性時(shí)，例如溫度為-10(TC或20(TC，模型的仿真結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的擬合 程度大大提高，其主要原因?yàn)?在可改善溫度效應(yīng)的高壓MOS器件模型的 可變電阻表達(dá)式中，添加了相應(yīng)的電阻溫度系數(shù)。
本發(fā)明通過(guò)引入溫度系數(shù)對(duì)高壓M0S器件模型外接的可變電阻值進(jìn) 行修正，提高了模型對(duì)器件高低溫特性擬合的靈活性及準(zhǔn)確性，可在常溫 提取出的高壓模型基礎(chǔ)上，方便地進(jìn)行溫度效應(yīng)模型參數(shù)的提取，極大地 提高了高壓模型對(duì)器件溫度特性的模擬精度、有助于改善集成電路設(shè)計(jì)工 作的效率與準(zhǔn)確性，縮小產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期及降低成本。
權(quán)利要求
1、一種可改善溫度效應(yīng)的高壓MOS器件模型，包括核心MOS器件，該核心MOS器件的漏極與電源之間電連接第一可變電阻、該核心器件的源極與地之間電連接第二可變電阻，該第一可變電阻的電阻值r1和該第二可變電阻的電阻值r2分別根據(jù)下述表達(dá)式確定r1＝rdsd*(1+vv1*|v1(d1，d11)|)/(w+weff)，r2＝rdss*(1+vv1*|v2(d2，d21)|)/(w+weff)，其中，rdsd為電阻常數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-5～1E-3，rdss為另一電阻常數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-5～1E-3，vv1為電阻的電壓系數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-2～1E2，weff為有效的溝道寬度，其數(shù)值范圍是1E-10～1E-6，d1和d11是等效電路中第一可變電阻兩端的二個(gè)內(nèi)部電路節(jié)點(diǎn)，v1(d1，d11)為r1兩端的電壓降，d2和d21是等效電路中第二可變電阻兩端的二個(gè)內(nèi)部電路節(jié)點(diǎn)，v2(d2，d21)為r2兩端的電壓降，W為高壓MOS器件的溝道寬度；其特征是，r1和r2分別根據(jù)下列關(guān)系式修正r1(T)＝r1(RT)*(1+tc1x*(T-RT)+tc2x*(T-RT)*(T-RT))，r2(T)＝r2(RT)*(1+tc1x*(T-RT)+tc2x*(T-RT)*(T-RT))，其中，r1(RT)是第一可變電阻在室溫為RT時(shí)的電阻值，r2(RT)是第二可變電阻在室溫為RT時(shí)的電阻值，r1(T)是第一可變電阻在溫度為T(mén)時(shí)的電阻值，r2(T)是第二可變電阻在溫度為T(mén)時(shí)的電阻值，tc1x為電阻的一階溫度系數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-5～1E-1，tc2x為電阻的二階溫度系數(shù)，其數(shù)值范圍是1E-7～1E-3。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的可改善溫度效應(yīng)的高壓MOS器件模型，其特征是所述rdsd=3.78E-4;所述rdss=9.4E-4;所述vvl=9.5;所述weff=7E-8;所述tclx=1.4E-3;所述tc2x=lE-5。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可改善溫度效應(yīng)的高壓MOS器件模型，包括核心MOS器件，該核心MOS器件的漏極與電源之間電連接第一可變電阻、該核心器件的源極與地之間電連接第二可變電阻，采用溫度系數(shù)對(duì)該第一可變電阻的電阻值和該第二可變電阻的電阻值進(jìn)行修正。本發(fā)明由于采用了溫度系數(shù)對(duì)高壓MOS器件模型外接的可變電阻進(jìn)行修正，提高了模型對(duì)器件高低溫特性擬合的靈活性及準(zhǔn)確性，可在常溫提取出的高壓模型基礎(chǔ)上，方便地進(jìn)行溫度效應(yīng)模型參數(shù)的提取，極大地提高了高壓模型對(duì)器件溫度特性的模擬精度、有助于改善集成電路設(shè)計(jì)工作的效率與準(zhǔn)確性，縮小產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期及降低成本。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101196937SQ20061011928
公開(kāi)日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月7日
發(fā)明者周天舒 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司