高壓器件的仿真模型和高壓器件仿真模型的建模方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域，具體而言涉及一種高壓器件的仿真模型和高壓器件仿 真模型的建模方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，高壓器件在集成電路產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，例如，其可以用在電源管 理芯片等電路中。隨著高壓器件的廣泛應(yīng)用，集成電路設(shè)計中對高壓器件仿真模型的精確 度要求也越來越高。高壓器件的特殊結(jié)構(gòu)決定了這些器件具有較多的寄生效應(yīng)，如典型的 準(zhǔn)飽和效應(yīng)。準(zhǔn)飽和效應(yīng)是指當(dāng)柵極電壓增加時，與普通的MOSFET晶體管相比，高壓晶體 管器件的飽和電流增加的速度明顯降低，即在高柵電壓下柵極電壓對漏電流的控制能力大 大減弱。這導(dǎo)致業(yè)界使用最廣泛的標(biāo)準(zhǔn)模型BSHO、BS頂4都無法很好地擬合這種高壓特 性。當(dāng)前針對高壓器件的仿真模型成本高、效率低、耗時間并且精度低。尤其是對于漏源電 壓達到700V以上的超高壓器件來說，當(dāng)前的仿真模型很難滿足仿真精度要求。因此需要效 率較高并且能準(zhǔn)確仿真高壓器件特性的仿真模型和建模方法。
[0003] 因此，需要提出一種方法，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高壓器件的仿真模型，包括：核心晶體管； 漏端電阻，所述漏端電阻的第一端電連接到所述核心晶體管的漏極并且所述漏端電阻的第 二端用作所述高壓器件的漏極；以及源端電阻，所述源端電阻的第一端電連接到所述核心 晶體管的源極并且所述源端電阻的第二端用作所述高壓器件的源極；其中，所述漏端電阻 的電阻值與加在所述漏端電阻上的電壓、溫度和所述高壓器件的寬度之間的關(guān)系是：RD = (RDO/ff) * (1+CRD*Vderdd+1/ (1+PRWDD*Vderdd) ) *TFAC_RD, TFAC_RD = (1+TCRD1* (TEMP-25) +TCR D2* (TEMP-25) * (TEMP-25));所述源端電阻的電阻值與加在所述源端電阻上的電壓、溫度和 所述高壓器件的寬度之間的關(guān)系是：
[0005] RS = (RS0/W)*(1+CRS*Vserss+1/(1+PRWSS*Vs erss))*TFAC_RS,TFAC_RS = (1+TCRS1* (TEMP-25) +TCRS2* (TEMP-25) * (TEMP-25) )，Vd是加在所述漏端電阻上的電壓的絕對值，RDO 是電壓為零時所述漏端電阻的電阻值，CRD是所述漏端電阻的第一電壓系數(shù)，ERDD是所述 漏端電阻的電壓的冪指數(shù)項系數(shù)，PRWDD是所述漏端電阻的第二電壓系數(shù)，TCRDl是所述漏 端電阻的一次項溫度系數(shù)，TCRD2是所述漏端電阻的二次項溫度系數(shù)，V s是加在所述源端電 阻上的電壓的絕對值，RSO是電壓為零時所述源端電阻的電阻值，CRS是所述源端電阻的第 一電壓系數(shù)，ERSS是所述源端電阻的電壓的冪指數(shù)項系數(shù)，PRWSS是所述源端電阻的第二 電壓系數(shù)，TCRSl是所述源端電阻的一次項溫度系數(shù)，TCRS2是所述源端電阻的二次項溫度 系數(shù)，TEMP是系統(tǒng)溫度，W是所述高壓器件的溝道寬度。
[0006] 作為優(yōu)選，所述仿真模型進一步包括：至少一個漏端二極管，所述至少一個漏端二 極管中的每一個串聯(lián)在所述漏端電阻的第二端和所述核心晶體管的體電極之間；以及至少 一個源端二極管，所述至少一個源端二極管中的每一個串聯(lián)在所述源端電阻的第二端和所 述核心晶體管的體電極之間，其中，所述核心晶體管的內(nèi)置二極管關(guān)閉。
[0007] 作為優(yōu)選，所述至少一個漏端二極管包括第一漏端二極管和第二漏端二極管，所 述第一漏端二極管是位于所述高壓器件的隔離區(qū)一側(cè)的、所述高壓器件的漏極和所述高 壓器件的體電極之間的寄生二極管，所述第二漏端二極管是位于所述高壓器件的柵極一側(cè) 的、所述高壓器件的漏極和所述高壓器件的體電極之間的寄生二極管。
[0008] 作為優(yōu)選，所述至少一個源端二極管包括第一源端二極管和第二源端二極管，所 述第一源端二極管是位于所述高壓器件的隔離區(qū)一側(cè)的、所述高壓器件的源極和所述高 壓器件的體電極之間的寄生二極管，所述第二源端二極管是位于所述高壓器件的柵極一側(cè) 的、所述高壓器件的源極和所述高壓器件的體電極之間的寄生二極管。
[0009] 作為優(yōu)選，CRD是所述高壓器件的溝道長度的函數(shù)。
[0010] 作為優(yōu)選，CRD是所述高壓器件的溝道寬度的函數(shù)。
[0011] 作為優(yōu)選，所述核心晶體管采用BSIM4晶體管模型擬合。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明另一方面，還提供一種高壓器件仿真模型的建模方法，包括：建立核心 晶體管的模型；建立漏端電阻的模型；將所述漏端電阻的第一端電連接到所述核心晶體管 的漏極；建立源端電阻的模型；以及將所述源端電阻的第一端電連接到所述核心晶體管的 源極；其中，所述漏端電阻的電阻值與加在所述漏端電阻上的電壓、溫度和所述高壓器件的 寬度之間的關(guān)系是：RD = (RD0/W)*(1+CRD*Vderdd+V(1+PRWDD*Vd erdd))*TFAC_RD，TFAC_RD = (1+TCRD1* (TEMP-25) +TCRD2* (TEMP-25) * (TEMP-25));所述源端電阻的電阻值與加在所述 源端電阻上的電壓、溫度和所述高壓器件的寬度之間的關(guān)系是：
[0013] RS = (RS0/W)*(1+CRS*Vserss+1/(1+PRWSS*Vs erss))*TFAC_RS,TFAC_RS = (1+TCRS1* (TEMP-25) +TCRS2* (TEMP-25) * (TEMP-25) )，Vd是加在所述漏端電阻上的電壓的絕對值，RDO 是電壓為零時所述漏端電阻的電阻值，CRD是所述漏端電阻的第一電壓系數(shù)，ERDD是所述 漏端電阻的電壓的冪指數(shù)項系數(shù)，PRWDD是所述漏端電阻的第二電壓系數(shù)，TCRDl是所述漏 端電阻的一次項溫度系數(shù)，TCRD2是所述漏端電阻的二次項溫度系數(shù)，V s是加在所述源端電 阻上的電壓的絕對值，RSO是電壓為零時所述源端電阻的電阻值，CRS是所述源端電阻的第 一電壓系數(shù)，ERSS是所述源端電阻的電壓的冪指數(shù)項系數(shù)，PRWSS是所述源端電阻的第二 電壓系數(shù)，TCRSl是所述源端電阻的一次項溫度系數(shù)，TCRS2是所述源端電阻的二次項溫度 系數(shù)，TEMP是系統(tǒng)溫度，W是所述高壓器件的溝道寬度。
[0014] 作為優(yōu)選，所述建模方法進一步包括：建立至少一個漏端二極管的模型；將所述 至少一個漏端二極管中的每一個串聯(lián)在所述漏端電阻的第二端和所述核心晶體管的體電 極之間；建立至少一個源端二極管的模型；將所述至少一個源端二極管中的每一個串聯(lián)在 所述源端電阻的第二端和所述核心晶體管的體電極之間；以及關(guān)閉所述核心晶體管的內(nèi)置 二極管。
[0015] 本發(fā)明提供了一種適用于仿真高壓器件特性的仿真模型和建模方法，此仿真模型 采用改進的電阻值與電壓、溫度和高壓器件寬度之間的關(guān)系式來修正高壓器件模型外接的 壓控電阻的電阻值，提高了高壓器件模型的仿真精度，即使對于超高壓器件，例如漏源電壓 Vds達到700V的超高壓器件，也能夠具有很高的仿真精度。
【附圖說明】
[0016] 本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā) 明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。
[0017] 附圖中：
[0018] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高壓器件的仿真模型的電路示意圖；
[0019] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的高壓器件仿真模型的建模方法的流程圖；以 及
[0020] 圖3a_3d示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的、采用高壓器件的仿真模型對示例性高壓器 件進行仿真的電流-電壓特性擬合曲線。
【具體實施方式】
[0021] 在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然 而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以 實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進 行描述。