[發明專利]積累型MOS變容管的電學模型

有效

• 申請號: 200910057781.7
• 申請日: 2009-08-27
• 公開（公告）號: CN101996263A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 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 31211
• 代理人: 陳平

技術領域

本發明涉及一種半導體器件的模型方法，特別是涉及一種MOS變容管的模型。

背景技術

MOS變容管(MOS?varactor)是半導體射頻集成電路中常采用的射頻器件之一，常用的MOS變容管包括反型(Inversion?Mode)和積累型(Accumulation?Mode)兩種。

請參閱圖1，這是一個積累型MOS變容管示意圖。其中G、S和D分別表示MOS變容管的柵極、源極和漏極，n+、n-和p+分別表示n型重摻雜區、n型輕摻雜區和p型重摻雜區。積累型MOS變容管是nnp型MOS管，即在PMOS的基礎上將源、漏的p型重摻雜區換為n型重摻雜區。

在實際工作時，積累型MOS變容管的柵極G作為器件可變電壓端，源極S和漏極D短接作為器件參考電壓端，其電容隨著柵極G與源極S之間的電壓(掃描電壓)值的變化而變化。一個典型的積累型MOS變容管的調制特性曲線如圖2所示，積累型MOS變容管只工作在耗盡區和積累區。

積累型MOS變容管的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。目前的積累型MOS變容管的電學模型往往過于簡單，缺乏對不同尺寸器件調制特性的擬合能力，在模擬精度還達不到射頻集成電路設計精度的要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種積累型MOS變容管的電學模型，該模型對不同尺寸的積累型MOS變容管都具有良好的擬合能力。

為解決上述技術問題，本發明積累型MOS變容管的電學模型是：

Cap=c1+c2×[1+tanh(Vgs+c3c4)]]]>

Cap是積累型MOS變容管的電容值；

Vgs是積累型MOS變容管柵極與源極之間所加的電壓值，并且柵極作為可變電壓端，源極和漏極短接作為參考電壓端；

tanh()是雙曲正切函數；

c3和c4為常數，取值范圍在-2到2之間；

c1＝a+b×Wg+c×Lg+d×Wg×Lg

c2＝e×Wg×Lg

a、b、c、d和e均為常數，取值范圍在0到10之間；

Wg和Lg分別為積累型MOS變容管的溝道寬度和溝道長度。

本發明在反復試驗的基礎上給出了一種積累型MOS變容管的電學模型，該模型中將MOS管的溝道寬度和溝道長度作為模型參數的一部分，從而對各種不同溝道寬度、溝道寬度的積累型MOS變容管具有了良好的擬合能力，較大地提高模型對測試圖形設計的效率性和實用性。

附圖說明

圖1是積累型MOS變容管的結構示意圖；

圖2是積累型MOS變容管的調制特性曲線示意圖；

圖3是雙曲正切函數曲線的示意圖；

圖4(a)、圖4(b)是兩種MOS管溝道區的版圖設計基本單元的示意圖；

圖5是采用本發明所述模型進行模擬仿真的結果示意圖。

具體實施方式

本發明對積累型MOS變容管的建模方法分為兩步。

第一步是選定基本函數。將積累型MOS變容管的調制特性曲線與數學領域常用函數的曲線對比后發現，雙曲正切函數的曲線與之較為相似。

請參閱圖3，這是雙曲正切函數的基本曲線，曲線在水平直線y＝1及y＝-1之間，在任意x范圍內單調增。

第二步是對基本函數進行修飾、變形。在雙曲正切函數的基礎上，考慮積累型MOS變容管的物理意義，確定一個或多個模型參數。

經過反復試驗、比較，最終確定的積累型MOS變容管的電學模型是：