專利名稱：一種橫向三極管仿真模型及其實現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路領(lǐng)域中互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體硅工藝，尤其涉及一種橫向三極管仿真模型及其實現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
在互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體硅工藝中，包括橫向三極晶體管和縱向三極晶體管。橫向三極晶體管剖面圖如圖1所示，縱向三極晶體管剖面圖如圖2所示。橫向三極晶體管相比縱向三極晶體管在結(jié)構(gòu)上更加復(fù)雜。因此，橫向三極晶體管和縱向三極晶體管在器件特性上存在巨大差異。橫向三極晶體管Ic& Ibvs.Vbe特性曲線如圖3所示；縱向三極晶體管Ic& Ibvs.Vbe特性曲線如圖4所示。橫向三極晶體管的特性和縱向三極晶體管的特性不同，橫向三極晶體管擁有區(qū)別于縱向三極晶體管的優(yōu)越特性，比如高增益特性，使橫向三極晶體管具有廣泛的應(yīng)用。
器件仿真模型在集成電路設(shè)計中具有非常重要的作用，同時也是半導(dǎo)體生產(chǎn)廠商競爭力的一個體現(xiàn)。然而目前在互補(bǔ)性金屬氧化物半導(dǎo)體硅工藝中，只存在縱向三極晶體管的模型?？v向三極晶體管的模型不能反應(yīng)橫向三極晶體管的特性。由于橫向三極晶體管和縱向三極晶體管器件結(jié)構(gòu)的差異，導(dǎo)致縱向三極晶體管的模型無法應(yīng)用到橫向三極晶體管中。從而在已有技術(shù)中缺乏高效、簡潔橫向三極晶體管器件模型，更沒有公認(rèn)的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種橫向三極管仿真模型可以精確的仿真橫向三極管器件，并可被電路設(shè)計仿真軟件直接調(diào)用，提高集成電路設(shè)計工作的效率與準(zhǔn)確性，縮小產(chǎn)品設(shè)計周期及降低成本；本發(fā)明還提供一種橫向三極管仿真模型的實現(xiàn)方法，可以實現(xiàn)該橫向三極管仿真模型。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種橫向三極管仿真模型，包括三極晶體管Qc，三極晶體管Qp1、三極晶體管Qp2以及金屬氧化物晶體管Mc，其中三極晶體管Qc的基極和三極晶體管Qp1以及三極晶體管Qp2的基極相連，三極晶體管Qc的發(fā)射極和三極晶體管Qp1的發(fā)射極相連接并和金屬氧化物晶體管Mc的源極相連接，三極晶體管Qc的集電極和三極晶體管Qp2的發(fā)射極相連接并和金屬氧化物晶體管Mc的漏極相連接，三極晶體管Qp1的集電極和三極晶體管Qp2的集電極相連接。
本發(fā)明一種橫向三極管仿真模型的實現(xiàn)方法，包括以下步驟第一步，測試橫向三極管的柵極、發(fā)射極、集電極和基極四個端子的電流，計算出金屬氧化物晶體管Mc的模型；第二步，測試橫向三極管襯底、發(fā)射極、集電極和基極四個端子的電流，計算得到三極晶體管Qc、三極晶體管Qp1以及三極晶體管Qp2的電流值，并計算出三極晶體管Qc、三極晶體管Qp1以及三極晶體管Qp2的模型；第三步，得出橫向三極管仿真模型。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明一種橫向三極管仿真模型及其實現(xiàn)方法，在測量橫向三極晶體管的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，直接得出對應(yīng)的橫向三極晶體管模型，很好地仿真橫向三極管的性能，并與標(biāo)準(zhǔn)電路仿真器件相兼容，提高集成電路設(shè)計工作的效率與準(zhǔn)確性，縮小產(chǎn)品設(shè)計周期及降低成本。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述圖1為橫向三極晶體管剖面圖；圖2為縱向三極晶體管剖面圖；圖3為橫向三極晶體管Ic& Ibvs.Vbe特性曲線；圖4為縱向三極晶體管Ic& Ibvs.Vbe特性曲線；圖5為本發(fā)明一種橫向三極晶體管仿真模型；圖6為本發(fā)明一種橫向三極晶體管仿真模型Ic及Ib和Vbe特性曲線與實測曲線的比較。
具體實施例方式
如圖5所示，保持橫向三極管襯底端懸空，測試橫向三極管的柵極電流Ig、發(fā)射極電流Ie、集電極電流Ic和基極電流Ib。此時，處于工作狀態(tài)的器件主要為金屬氧化物晶體管Mc，其余三個三極晶體管不處于工作狀態(tài)。因此，根據(jù)得到的測試數(shù)據(jù)可以得出金屬氧化物晶體管Mc的伯克利短溝道絕緣柵場效應(yīng)晶體管模型(Berkeley short channel insulated gate field effecttransistor model，簡稱BSIM3)。
保持橫向三極管柵極懸空，測試橫向三極管襯底電流Is、發(fā)射極電流Ie、集電極電流Ic和基極電流Ib。此時，金屬氧化物晶體管Mc處于關(guān)閉狀態(tài)，三極晶體管Qp2也處于夾斷狀態(tài)。因此，得到的電流數(shù)據(jù)為三極晶體管Qc和三極晶體管Qp1的總體表現(xiàn)。測試得到電流Ib為三極晶體管Qc的基極電流Ibc三極晶體管Qp1的基極電流Ibp1電流之和，Ib＝Ibc+Ibp1。
當(dāng)Ibc＝Ibp1＝Ib/2時，因為金屬氧化物晶體管Mc處于關(guān)閉狀態(tài)，三極晶體管Qp2也處于夾斷狀態(tài)，三極晶體管Qc的集電極電流Icc＝Ic，三極晶體管Qp1的集電極電流Icp1＝Is。
根據(jù)電流守恒定律，三極晶體管Qc的發(fā)射極電流Iec＝Icc+Ibc＝Ic+Ib/2三極晶體管Qp1的發(fā)射極電流Iep1＝Icp1+Ibp1＝Is+Ib/2由上述步驟得到三極晶體管Qc的基極電流Ibc，集電極電流Icc，發(fā)射極電流Iec和三極晶體管Qp1的基極電流Ibp1，集電極電流Icp1，發(fā)射極電流Iep1。
由上述模型數(shù)據(jù)，得出三極晶體管Qc和三極晶體管Qp1的通用Gummel-Poon(伽莫-普恩，此為兩個模型發(fā)明人的名字)模型。而三極晶體管Qp1和三極晶體管Qp2具有相同的特性，因此，三極晶體管Qp2的模型與三極晶體管Qp1的模型相同。
得出上述金屬氧化物晶體管Mc、三極晶體管Qc、三極晶體管Qp1和三極晶體管Qp2的模型之后，使三極晶體管Qc的基極和三極晶體管Qp1基極以及三極晶體管Qp2的基極相連，金屬氧化物晶體管Mc的源極和三極晶體管Qc的發(fā)射極相連接，金屬氧化物晶體管Mc的漏極和三極晶體管Qc的集電極相連接。從而得到本發(fā)明橫向三極晶體管的模型。
圖6為本發(fā)明一種橫向三極晶體管仿真模型Ic及Ib和Vbe特性與實測數(shù)據(jù)的比較。其中實線為仿真特性曲線，虛線為實際測得的特性曲線。
權(quán)利要求
1.一種橫向三極管仿真模型，其特征在于，包括三極晶體管(Qc)，三極晶體管(Qp1)、三極晶體管(Qp2)以及金屬氧化物晶體管(Mc)，其中三極晶體管(Qc)的基極和三極晶體管(Qp1)以及三極晶體管(Qp2)的基極相連，三極晶體管(Qc)的發(fā)射極和三極晶體管(Qp1)的發(fā)射極相連接并和金屬氧化物晶體管(Mc)的源極相連接，三極晶體管(Qc)的集電極和三極晶體管(Qp2)的發(fā)射極相連接并和金屬氧化物晶體管(Mc)的漏極相連接，三極晶體管(Qp1)的集電極和三極晶體管(Qp2)的集電極相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種橫向三極管仿真模型，其特征在于，所述的金屬氧化物晶體管(Mc)模型為BSIM3通用模型。
3.如權(quán)利要求1所述的一種橫向三極管仿真模型，其特征在于，所述的三極晶體管(Qc)模型為通用Gummel-Poon模型。
4.如權(quán)利要求1所述的一種橫向三極管仿真模型，其特征在于，所述的三極晶體管(Qp1)模型為通用Gummel-Poon模型。
5.如權(quán)利要求1所述的一種橫向三極管仿真模型，其特征在于，所述的三極晶體管(Qp2)模型為通用Gummel-Poon模型。
6.一種橫向三極管仿真模型的實現(xiàn)方法，其特征在于，包括以下步驟第一步，測試橫向三極管的柵極、發(fā)射極、集電極和基極四個端子的電流，計算出金屬氧化物晶體管(Mc)的模型；第二步，測試橫向三極管襯底、發(fā)射極、集電極和基極四個端子的電流，計算得到三極晶體管(Qc)、三極晶體管(Qp1)以及三極晶體管(Qp2)的電流值，并計算出三極晶體管(Qc)、三極晶體管(Qp1)以及三極晶體管(Qp2)的模型；第三步，得出橫向三極管仿真模型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橫向三極管仿真模型及其實現(xiàn)方法。本發(fā)明橫向三極管仿真模型，由三極晶體管Q
文檔編號G06F17/50GK1924867SQ20051002926
公開日2007年3月7日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者劉忠來, 鄒小衛(wèi) 申請人:上海華虹Nec電子有限公司