[发明专利]肖特基二极管等效电路模型及其参数提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的等效电路电学模型，具体涉及一种肖特基二极管等效电路模型。本发明还涉及一种基于上述模型的参数提取方法。

背景技术

肖特基二极管是现代半导体集成电路中所采用的器件之一。特别在射频集成电路的设计中，该器件有广泛的应用。所以，肖特基二极管常被分类为射频器件。如图1所示，现有常见的肖特基二极管在结构上主要包括由金属和金属硅化物组成的阳极端，及由欧姆接触、N+阴极层和N阱组成的阴极端，肖特基势垒由图中金属和N阱构成。

在现代集成电路的应用中，电路设计的精度往往取决于各器件的电学模型的精度。加之射频集成电路常工作在较高的频率以上，其设计的精度对射频器件的电学模型的精度依赖性更大。因此，肖特基二极管等效电路电学模型及模型参数提取方法是射频集成电路领域中一个重要的研发领域。然而，此前开发的肖特基二极管等效电路电学模型往往过于简单，在射频领域的模拟精度还达不到射频集成电路设计精度的要求。同时，和等效电路电学模型相关的模型参数提取方法还远未完善，其效率和实用性还有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种肖特基二极管等效电路模型，它可以克服现有的肖特基二极管等效电路电学模型往往过于简单的缺点，提高模型对器件电学特性的拟合效果，同时也能够有效提高模型参数提取的效率性和实用性。为此，本发明还要提供一种基于上述模型的测试流程和参数提取方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种肖特基二极管等效电路模型，包括：N阱端和金属端之间依次串联电感L1、电阻R1、单体肖特基二极管D1、电阻R2、电感L2；单体肖特基二极管D1两端并联一个肖特基二极管寄生电容C4；N阱端经过反向的N阱与P衬底寄生二极管D2及并联的硅衬底寄生电阻R3和硅衬底寄生电容C1与地连接；金属端经过布线介质寄生电容C3及并联的硅衬底寄生电阻R4和硅衬底寄生电容C2与地连接。

本发明另提供了一种肖特基二极管等效电路模型的参数提取方法，包括如下步骤：(1)利用所述单体肖特基二极管D1和N阱与P衬底寄生二极管D2的直流测试，根据在不同温度下的测试结果，确定单体肖特基二极管D1和N阱与P衬底寄生二极管D2相关的二极管直流模型参数；(2)利用基于肖特基二极管射频结构的射频测试的结果，提取出肖特基二极管寄生电容与其偏压的关系，进一步微调并确定和肖特基二极管D1相关的寄生电容模型参数；(3)利用基于肖特基二极管射频结构的射频测试的结果，提取出肖特基二极管的射频品质因数，进而根据该射频品质因数确定电感L1和电感L2的参数；(4)利用基于肖特基二极管射频结构的射频测试的结果，提取出肖特基二极管的高频寄生电阻，进而根据该肖特基二极管的高频寄生电阻确定电阻R1和电阻R2；(5)利用肖特基二极管的工艺参数确定硅衬底寄生电容C1、硅衬底寄生电容C2、布线介质寄生电容C3、硅衬底寄生电阻R3和硅衬底寄生电阻R4的值；(6)利用肖特基二极管等效电路模型对射频信号的正向传输效率S21的拟合程度来确定肖特基二极管寄生电容C4的值。

因为本发明的肖特基二极管等效电路模型包括了涉及肖特基二极管物理结构的各个部分对肖特基二极管直流及高频特性的影响，因此，可直接用于肖特基二极管直流及高频的电路仿真，可方便地用来模拟肖特基二极管直流及高频的电学特性。在此等效电路电学模型基础上，本发明的肖特基二极管等效电路模型的参数提取方法，较大地提高了肖特基二极管等效电路电学模型参数的提取效率和模型对器件电学特性的拟合效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是现有肖特基二极管的结构示意图；

图2是本发明的肖特基二极管等效电路模型。

具体实施方式

本发明的肖特基二极管等效电路模型如图2所示，包括：N阱端和金属端之间依次串联电感L1、电阻R1、单体肖特基二极管D1、电阻R2、电感L2，其中单体肖特基二极管D1两端并联一个肖特基二极管寄生电容C4。另外N阱端经过反向的N阱与P衬底寄生二极管D2及并联的硅衬底寄生电阻R3和硅衬底寄生电容C1与地连接；金属端经过布线介质寄生电容C3及并联的硅衬底寄生电阻R4和硅衬底寄生电容C2与地连接。