[发明专利]锗硅HBT雪崩外延层有效厚度计算方法及雪崩电流模型

说明书

技术领域

本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种锗硅异质结双极晶体管(SiGeHBT)雪崩外延层的有效厚度计算方法及相应的晶体管雪崩电流仿真模型。

背景技术

锗硅技术是驱动诸如数字无线手机等低价、轻便、个人化的通讯器材以及数字机顶盒、卫星直播、汽车防撞系统、PDA等娱乐信息科技产品迅猛发展的强大力量。它的核心技术是锗硅异质结双极晶体管(简称SiGe HBT)，这种器件的高速特性使得它在通讯电路应用尤其是射频电路方面表现出众，既大大优于传统双极型晶体管也同时优于硅基CMOS晶体管。

为SiGe HBT提供模型支持，是射频集成电路设计仿真中不可缺少的环节，因而在目前领先的锗硅工艺节点上对高速SiGe HBT进行Mextram模型的参数提取与优化进行探索性研究，对于高频集成电路的设计开发有着非常重要的意义和广泛的应用价值。

在为SiGe HBT建立的模型之中，对SiGe HBT的雪崩电流进行模型建立是其中尤为重要的一个方面。在SiGe HBT进入大电流工作状态之后，载流子碰撞引起的雪崩电流将极大地影响晶体管基极电流以及集电极电流的大小，进而影响晶体管的放大系数，改变整个晶体管的输入输出特性。建立准确的SiGe HBT雪崩电流模型对于建立准确的SiGe HBT模型进行射频集成电路仿真设计意义重大。

业界目前所广泛使用的SiGe HBT模型为Mextram模型，它是从双极晶体管模型的工业标准Spice-Gummel-Poon模型基础上发展而来，是目前业界所应用最为广泛的一种针对双极型晶体管的先进紧凑模型，它提供了对锗硅工艺的支持。

它采用如下几个公式表述SiGe HBT的雪崩电流模型：

Iavl=In(AnBn)Em·λ·exp(-Bn/Em)[1-exp(BnEmWdλ)];]]>

其中，I_avl表示雪崩电流；I_n表示除去雪崩电流影响之后的晶体管集电极电流(集电极电流为I_n与I_avl之和)；An和Bn表示晶体管的雪崩常数；E_m为处于雪崩外延层空间电荷区内的空间电场强度最大值；λ表示由位于集电极内的空间电荷区内电场强度为零处至基极-集电极结中电场强度最大处的线性位移；W_d为基极-集电极结的空间电荷区宽度，且W_d的计算公式为：