[發明專利]帶寄生效應的圓形高壓場效應管等效電路及仿真方法

有效

• 申請號: 201310726976.2
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN104753523B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 王正楠
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H03K19/094
• 分類號: H03K19/094;G06F17/50
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

本發明公開了一種帶寄生效應的圓形高壓場效應管等效電路，包含基于標準BSIM3的LDMOS管，以及分別接在LDMOS源、漏端端的源端電阻、漏端電阻，另外增加一寄生MOS管，其源漏端分別于源端電阻、漏端電阻的剩余一端相連，并引出作為整個等效電路的源極及漏極，LDMOS管得柵極直接引出作為整個等效電路的柵極，寄生MOS管的柵極接一電壓控制電壓源的正極，電壓控制電壓源的負極接等效電路的漏極。本發明還公開了所述帶寄生效應的圓形高壓場效應管等效電路的仿真方法。

技術領域

本發明涉及半導體器件設計及制造領域，特別是指一種帶寄生效應的圓形高壓場效應管等效電路，本發明還涉及所述帶寄生效應的圓形高壓場效應管等效電路的仿真方法。

背景技術

高壓場效應管LDMOS在模擬電路中的電源電路設計中有著廣泛的應用，其應用電壓范圍較高，因此LDMOS的結構同普通MOS相比較為特殊，往往根據不同的應用要求，其結構也有各式各樣。往往會代入一些在普通MOS器件中看不到的特殊寄生特性。如圖1所示，該圖為一種特殊的圓形N型場效應管的版圖結構，其圓環中心1為LDMOS的漏端，整個漂移區以漏端中心向外延伸。圖中最中心的圓形區域是該器件的漏端N+雜質注入，外部的圓形區域2為該器件的漂移區,同樣該區域也是由N型，并且為了降低該區域的N型雜質，還注入了P型雜質作為補償，形成了一個電阻值非常高的區域。再外面一圈區域3是多晶硅柵，從多晶硅柵3外圍一圈是P阱，多晶柵有一部分交疊覆蓋在P阱上形成了底部溝道，最外面的圓環4為源端N型雜質注入。

該結構的好處在與既有足夠的驅動電流和耐壓，又能做到版圖面積最小。它的缺點也很明顯，在于散熱較差，一旦器件開啟進入工作狀態，由于是大功率器件，晶體管馬上進入發熱狀態，隨著晶體管溫度的提升，溝道電流也隨著溫度減小，也就是業界所稱的自熱效應。并且由于漂移區有P雜質補償，在溝道與漂移區邊緣，容易濃度分布不均，導致溝道分段開啟。在自熱效應與溝道濃度不均勻的共同作用下，會導致晶體管Id-Vg曲線特性呈現出特別的形狀，如圖2，當該種LDMOS工作在線性區的時候，隨著柵電壓的提高，同常規器件不同，漏端電流會出現凹陷的特性，如果將Id-Vg曲線對應的gm（柵跨導）同Vg的關系，如圖3，會發現圖中存在兩個gm的峰值，普通MOS器件只存在一個gm峰值。由于SPICE仿真器中的MOS模型都是建立在對稱結構上的理想器件模型，因此該器件由于結構特殊，帶入的寄生特性通過普通的器件模型已無法描述，當電路設計仿真時器件應用在該工作范圍就無法得到實際應有的精度。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種帶寄生效應的圓形高壓場效應管等效電路。

本發明所要解決的另一技術問題是提供所述帶寄生效應的圓形高壓場效應管等效電路的仿真方法。

為解決上述問題，本發明所述的帶寄生效應的圓形高壓場效應管等效電路，包含一個基于BSIM3標準的LDMOS管，一個MOS管，第一電阻及第二電阻，以及一個電壓控制電壓源，所述各元件的連接關系為：

所述LDMOS管的漏端連接第一電阻的第一端，LDMOS管的源端連接第二電阻的第一端，LDMOS管的柵極直接引出；

所述MOS管的柵極連接電壓控制電壓源的正極，MOS管的源極接電壓控制電壓源的負極，MOS管的漏極接所述第二電阻的第二端；

所述第一電阻的第二端引出為等效電路的漏極，第二電阻的第二端引出為等效電路的源極。

進一步地，所述的MOS管基于BSIM3標準模型，描述LDMOS管的寄生MOS管，其柵寬及柵長分別作為一個擬合數值放在宏模型中，并且該MOS管還具有開啟電壓、遷移率、襯偏效應參數、源/漏阻抗、溫度特性參數、ute參數，作為MOS管模型擬合參數。

進一步地，所述的第一電阻描述LDMOS管漏端寄生電阻系數，第二電阻描述LDMOS管源端寄生電阻系數；第一電阻和第二電阻均包含BSIM3標準模型所含的溫度和電壓的修正系數。