[發明專利]肖特基二極管等效電路模型及其參數提取方法

有效

• 申請號: 200710094241.7
• 申請日: 2007-11-19
• 公開（公告）號: CN101441670A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 周天舒
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 周 赤

技術領域

本發明涉及一種半導體器件的等效電路電學模型，具體涉及一種肖特基二極管等效電路模型。本發明還涉及一種基于上述模型的參數提取方法。

背景技術

肖特基二極管是現代半導體集成電路中所采用的器件之一。特別在射頻集成電路的設計中，該器件有廣泛的應用。所以，肖特基二極管常被分類為射頻器件。如圖1所示，現有常見的肖特基二極管在結構上主要包括由金屬和金屬硅化物組成的陽極端，及由歐姆接觸、N+陰極層和N阱組成的陰極端，肖特基勢壘由圖中金屬和N阱構成。

在現代集成電路的應用中，電路設計的精度往往取決于各器件的電學模型的精度。加之射頻集成電路常工作在較高的頻率以上，其設計的精度對射頻器件的電學模型的精度依賴性更大。因此，肖特基二極管等效電路電學模型及模型參數提取方法是射頻集成電路領域中一個重要的研發領域。然而，此前開發的肖特基二極管等效電路電學模型往往過于簡單，在射頻領域的模擬精度還達不到射頻集成電路設計精度的要求。同時，和等效電路電學模型相關的模型參數提取方法還遠未完善，其效率和實用性還有待提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種肖特基二極管等效電路模型，它可以克服現有的肖特基二極管等效電路電學模型往往過于簡單的缺點，提高模型對器件電學特性的擬合效果，同時也能夠有效提高模型參數提取的效率性和實用性。為此，本發明還要提供一種基于上述模型的測試流程和參數提取方法。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種肖特基二極管等效電路模型，包括：N阱端和金屬端之間依次串聯電感L1、電阻R1、單體肖特基二極管D1、電阻R2、電感L2；單體肖特基二極管D1兩端并聯一個肖特基二極管寄生電容C4；N阱端經過反向的N阱與P襯底寄生二極管D2及并聯的硅襯底寄生電阻R3和硅襯底寄生電容C1與地連接；金屬端經過布線介質寄生電容C3及并聯的硅襯底寄生電阻R4和硅襯底寄生電容C2與地連接。

本發明另提供了一種肖特基二極管等效電路模型的參數提取方法，包括如下步驟：(1)利用所述單體肖特基二極管D1和N阱與P襯底寄生二極管D2的直流測試，根據在不同溫度下的測試結果，確定單體肖特基二極管D1和N阱與P襯底寄生二極管D2相關的二極管直流模型參數；(2)利用基于肖特基二極管射頻結構的射頻測試的結果，提取出肖特基二極管寄生電容與其偏壓的關系，進一步微調并確定和肖特基二極管D1相關的寄生電容模型參數；(3)利用基于肖特基二極管射頻結構的射頻測試的結果，提取出肖特基二極管的射頻品質因數，進而根據該射頻品質因數確定電感L1和電感L2的參數；(4)利用基于肖特基二極管射頻結構的射頻測試的結果，提取出肖特基二極管的高頻寄生電阻，進而根據該肖特基二極管的高頻寄生電阻確定電阻R1和電阻R2；(5)利用肖特基二極管的工藝參數確定硅襯底寄生電容C1、硅襯底寄生電容C2、布線介質寄生電容C3、硅襯底寄生電阻R3和硅襯底寄生電阻R4的值；(6)利用肖特基二極管等效電路模型對射頻信號的正向傳輸效率S21的擬合程度來確定肖特基二極管寄生電容C4的值。

因為本發明的肖特基二極管等效電路模型包括了涉及肖特基二極管物理結構的各個部分對肖特基二極管直流及高頻特性的影響，因此，可直接用于肖特基二極管直流及高頻的電路仿真，可方便地用來模擬肖特基二極管直流及高頻的電學特性。在此等效電路電學模型基礎上，本發明的肖特基二極管等效電路模型的參數提取方法，較大地提高了肖特基二極管等效電路電學模型參數的提取效率和模型對器件電學特性的擬合效果。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。

圖1是現有肖特基二極管的結構示意圖；

圖2是本發明的肖特基二極管等效電路模型。

具體實施方式

本發明的肖特基二極管等效電路模型如圖2所示，包括：N阱端和金屬端之間依次串聯電感L1、電阻R1、單體肖特基二極管D1、電阻R2、電感L2，其中單體肖特基二極管D1兩端并聯一個肖特基二極管寄生電容C4。另外N阱端經過反向的N阱與P襯底寄生二極管D2及并聯的硅襯底寄生電阻R3和硅襯底寄生電容C1與地連接；金屬端經過布線介質寄生電容C3及并聯的硅襯底寄生電阻R4和硅襯底寄生電容C2與地連接。