[發明專利]一種非對稱的電壓偏置效應的高壓高阻值多晶硅電阻模型

在審

• 申請號: 202110088415.9
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112928208A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 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: H01L49/02
• 分類號: H01L49/02;H01L27/01
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 曹廷廷

本發明公開了一種非對稱的電壓偏置效應的高壓高阻值多晶硅電阻模型，包括第一連接端子(N1)、第二連接端子(N2)、第一寄生電阻(R1)、第二寄生電阻(R2)，所述模型還包括第一多晶硅電阻(R3)、第二多晶硅電阻(R4)，用于在所述第一連接端子(N1)、第二連接端子(N2)加不同電壓時正向或反向導通設置。

技術領域

本發明涉及一種高壓高阻值多晶硅電阻模型，特別是涉及一種非對稱的電壓偏置效應的高壓高阻值多晶硅電阻模型。

背景技術

高壓高阻值多晶硅電阻是高壓BCD(Bipolar CMOS DMOS)集成工藝中常會用到的一種高精度模型，它在ADC電路，電源電路中有廣泛的應用。作為一種常用的電阻，其模型的精度要求也比較高，通常模型中會把和電壓偏置效應相關的因素考慮進去。

理想電阻兩端電壓和流過其中的電流成正比，其阻值與電壓無關。但實際上，電阻導電粒子具有分散性，內部存在接觸電阻，因而出現非線性關系，即電流和電壓并不是嚴格成正比，阻值隨電壓升高而下降。圖1及圖2示出了方塊電阻Rsh阻值為10K的多晶硅電阻的IV關系和RV關系，其中圖1為高壓高阻值多晶硅電阻的IV關系圖，即高壓電阻的偏置電壓和其電流的特性圖，電壓從-20V掃到20V；圖2為高壓高阻值多晶硅的RV關系圖(正壓)，即高壓電阻的偏置電壓和不同電壓對應的實際阻值，電壓從0到20V。

圖3為高壓高阻值多晶硅的RV關系圖(正負壓)，即電阻偏置電壓從負電壓掃到正電壓的阻值變化，電壓從-20V到20V。從理論上講，無論是正偏電壓還是負偏電壓，電阻阻值隨電壓呈現出的阻值應該是對稱的，但實際情況量測會發現電阻阻值會呈現不對稱，這種現象在高阻值多晶硅電阻中較為常見，尤其是高壓偏置的時候，它的原因較為復雜，有自發熱效應，也有其他比如電阻表面結構差異的因素導致。該效應隨電阻寬度W減小、電阻長度L變大會越發明顯。

現有的SPICE高壓高阻值電阻模型能夠包括電阻隨電壓變化的關系式，并且有二次項系數可以擬合，如圖4所示，R1、R2是電阻兩端的寄生電阻，R3是多晶硅電阻，Rend是總寄生電阻，Rsh是方塊電阻阻值

高壓高阻值電阻阻值隨電壓的修正公式為：

其中VC1、VC2分別是1階和2階電壓修正系數，dV是電阻兩端電壓差的絕對值。

圖5為現有模型高壓高阻值多晶硅的仿真和實測數據RV對比圖，電壓從-20V到20V，其中實線為仿真曲線，點線是實測。

可見，現有的SPICE電阻模型總體上該電阻模型考慮到的都是兩端正負電壓偏置對稱的情況，對非對稱電壓特性這種特殊情況并沒有考慮到。

發明內容

為克服上述現有技術存在的不足，本發明之目的在于提供一種非對稱的電壓偏置效應的高壓高阻值多晶硅電阻模型，以改善非對稱電壓偏置效應的電阻特性。

為達上述目的，本發明提出一種非對稱的電壓偏置效應的高壓高阻值多晶硅電阻模型，包括第一連接端子(N1)、第二連接端子(N2)、第一寄生電阻(R1)、第二寄生電阻(R2)，所述模型還包括第一多晶硅電阻(R3)、第二多晶硅電阻(R4)，用于在所述第一連接端子(N1)、第二連接端子(N2)加不同電壓時正向或反向導通設置。

優選地，所述模型還包括第一受控開關(SW1)和第二受控開關(SW2)，用于在所述第一連接端子(N1)、第二連接端子(N2)加不同電壓時選擇性地接入所述第一多晶硅電阻(R3)或第二多晶硅電阻(R4)。

優選地，所述第一連接端子(N1)、第一寄生電阻(R1)、第一多晶硅電阻(R3)、第二多晶硅電阻(R4)、第二寄生電阻(R2)與第二連接端子(N2)依次級聯。

優選地，所述第一受控開關(SW1)與第一多晶硅電阻(R3)并聯，所述第二受控開關(SW2)與第二多晶硅電阻(R4)并聯。