專利名稱：雙極型晶體管模型及相應(yīng)的參數(shù)提取方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體參數(shù)信息處理領(lǐng)域，尤其涉及一種雙極型晶體管模型及相應(yīng)的參數(shù)提取方法。
背景技術(shù)：
在IC電路設(shè)計(jì)中，計(jì)算機(jī)模擬是一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。模擬結(jié)果與模型參數(shù)數(shù)值的精度有很大的關(guān)系。傳統(tǒng)的雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)的提取方法是分段直接提取法，用此方法獲得的參數(shù)物理意義明確，計(jì)算簡單、直觀。但有些參數(shù)直接提取比較困難，如圖1所示的雙極型晶體管SPICE模型I具有集電極C、基極B和發(fā)射極E，所述集電極C、基極B和發(fā)射極E上均設(shè)置金屬孔2，如圖2所示，所述集電極C、基極B和發(fā)射極E均通過其上設(shè)置的金屬孔2經(jīng)金屬線3連出至一探針墊4，通過三探針法測量雙極型晶體管SPICE模型I各電極電壓(例如集電極電壓Vc、基極電壓Vb、發(fā)射極電壓Ve)或各極間電壓(例如集電極發(fā)射極電壓Vce = Vc_Ve、基極發(fā)射極電壓Vbe = Vb-Ve，通常Ve = O)來測量各端的電流，從而獲得器件模型的各參數(shù)，其中電阻參數(shù)是否準(zhǔn)確會(huì)影響最主要參數(shù)的精確。例如在這種模型中提取基極發(fā)射極之間的電阻參數(shù)，則在不同天將不同的兩個(gè)探針5分別接觸到基極B和發(fā)射極E對(duì)應(yīng)連接的探針墊4上，獲得基極發(fā)射極電壓Vbe，再獲得集電極電流Ic，形成如圖3所示的基極發(fā)射極電壓-集電極電流(Vbe-1c)關(guān)系特性示意圖，由圖3可知，雖然測試對(duì)象為同一個(gè)雙極型晶體管SPICE模型1，但是每一天用以測試的探針上的寄生電阻不同，導(dǎo)致實(shí)際測試獲得的基極發(fā)射極之間的電阻參數(shù)的性能差異很大，可見用圖1所示的雙極型晶體管SPICE模型進(jìn)行參數(shù)提取并不準(zhǔn)確，這是由于金屬線、探針和探針墊形成的寄生電阻造成的，因此通常的結(jié)構(gòu)無法精確提取電阻，從而導(dǎo)致最終要的參數(shù)精確性受到影響。同時(shí)金屬線、探針和探針墊也會(huì)形成的例如寄生電容和電感等寄生參數(shù)。因此，急需提供一種新的模型及參數(shù)提取方法進(jìn)行測量，用以克服傳統(tǒng)的雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)的提取方法存在的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙極型晶體管模型及相應(yīng)的參數(shù)提取方法，用以克服傳統(tǒng)的雙極型晶體管SPICE模型存在的模型參數(shù)提取不精確的缺陷。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種雙極型晶體管模型，用以提取模型寄生參數(shù)，包括:集電極、基極和發(fā)射極以及內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極,所述集電極和內(nèi)集電極位于集電區(qū)，所述基極和內(nèi)基極位于基區(qū)，所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極位于發(fā)射區(qū)，所述集電極、基極和發(fā)射極以及內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上均設(shè)有金屬孔，所述集電極和內(nèi)集電極、所述基極和內(nèi)基極、以及所述發(fā)射 極和內(nèi)發(fā)射極分別由其上設(shè)有的金屬孔經(jīng)金屬線連出，各所述金屬線分別連接至一探針墊，所述探針墊用于接觸探針。
優(yōu)選的，所述內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上的金屬線的面積均對(duì)應(yīng)的小于所述集電極、基極和發(fā)射極上的金屬線的面積。優(yōu)選的，與所述內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上的金屬線連接的探針墊均對(duì)應(yīng)的小于與所述集電極、基極和發(fā)射極上的金屬線連接的探針墊。進(jìn)一步的，所述模型寄生參數(shù)通過探針接觸各所述探針墊進(jìn)行測試獲得。進(jìn)一步的，所述模型寄生參數(shù)由所述集電極和內(nèi)集電極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、所述基極和內(nèi)基極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、以及所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極與對(duì)應(yīng)的探針之間存在的寄生參數(shù)差形成。進(jìn)一步的，所述模型寄生參數(shù)由金屬線、探針墊和探針寄生產(chǎn)生。為了達(dá)到本發(fā)明的另一方面，還提供一種雙極型晶體管模型參數(shù)提取方法，包括如下步驟:提供所述的雙極型晶體管模型；用探針接觸各探針墊，獲得模型寄生參數(shù)；通過所述模型寄生參數(shù)修正雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)；通過參數(shù)被修正后的雙極型晶體管SPICE模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。優(yōu)選的，所述內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上的金屬線的面積均對(duì)應(yīng)的小于所述集電極、基極和發(fā)射極上的金屬線的面積。優(yōu)選的，與所述內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上的金屬線連接的探針墊均對(duì)應(yīng)的小于與所述集電極、基極和發(fā)射極上的金屬線連接的探針墊。進(jìn)一步的，所述模型寄生參數(shù)由所述集電極和內(nèi)集電極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、所述基極和內(nèi)基極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、以及所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極與對(duì)應(yīng)的探針之間存在的寄生參數(shù)差形成。進(jìn)一步的，所述模型寄生參數(shù)由金屬線、探針墊和探針寄生產(chǎn)生。進(jìn)一步的，所述雙極型晶體管SPICE模型由去除所述雙極型晶體管模型中的內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上設(shè)有的金屬孔以及相應(yīng)的金屬線和探針墊而形成。由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明公開的一種雙極型晶體管模型，用以提取模型寄生參數(shù)，包括集電極、基極和發(fā)射極以及內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極，所述集電極和內(nèi)集電極位于集電區(qū)，所述基極和內(nèi)基極位于基區(qū)，所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極位于發(fā)射區(qū)，所述集電極、基極和發(fā)射極以及內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上均設(shè)有金屬孔，所述集電極和內(nèi)集電極、所述基極和內(nèi)基極、以及所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極分別由其上設(shè)有的金屬孔經(jīng)金屬線連出，各所述金屬線分別連接至一探針墊，所述探針墊用于接觸探針，將由本發(fā)明公開的雙極型晶體管模型中獲得的模型寄生參數(shù)去修正雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)，可以克服雙極型晶體管SPICE模型存在的模型參數(shù)提取不精確的缺陷。此外，將由本發(fā)明公開的雙極型晶體管模型中提取的模型寄生參數(shù)去修正雙極型晶體管SPICE模型時(shí)，如雙極型晶體管SPICE模型由本發(fā)明公開的雙極型晶體管模型對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)，去除其內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上設(shè)有的金屬孔以及相應(yīng)的金屬線和探針墊而形成，則這時(shí) 候的雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)提取的精度得以進(jìn)一步提高，運(yùn)用參數(shù)提取精度得以提高的雙極型晶體管SPICE模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬的模擬結(jié)果也更為準(zhǔn)確。


圖1為傳統(tǒng)的雙極型晶體管SPICE模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為運(yùn)用圖1所示的模型進(jìn)行參數(shù)提取的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2對(duì)應(yīng)的Vbe-1c關(guān)系特性示意圖；圖4為本發(fā)明一實(shí)施例中雙極型晶體管模型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施例中雙極型晶體管模型參數(shù)提取方法的流程示意圖；圖6為本發(fā)明一實(shí)施例中基于雙極型晶體管模型的雙極型晶體管SPICE模型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。以圖4為例，本發(fā)明提供一種雙極型晶體管參數(shù)提取模型SI，用以提取模型寄生參數(shù)，所述雙極型晶體管模型SI包括:集電極C、基極B和發(fā)射極E以及內(nèi)集電極V_C、內(nèi)基極V_B和內(nèi)反射極V_E，所述集電極C和內(nèi)集電極V_C位于集電區(qū)，所述基極B和內(nèi)基極V_B位于基區(qū)，所述發(fā)射極E和內(nèi) 發(fā)射極V_E位于發(fā)射區(qū)，所述集電極C、基極B和發(fā)射極E以及內(nèi)集電極V_c、內(nèi)基極V_B和內(nèi)發(fā)射極V_E上均設(shè)有金屬孔20，所述集電極和內(nèi)集電極、所述基極和內(nèi)基極、以及所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極分別由其上設(shè)有的金屬孔20經(jīng)金屬線30連出，各所述金屬線30分別連接至一探針墊(圖中未示)，所述探針墊用于接觸探針(圖中未不)O具體的，由于所述模型寄生參數(shù)是通過探針接觸各所述探針墊而對(duì)集電極C、基極B和發(fā)射極E以及內(nèi)集電極V_C、內(nèi)基極V_B和內(nèi)發(fā)射極V_E進(jìn)行測試計(jì)算獲得的，由于所述模型寄生參數(shù)由金屬線、探針墊和探針寄生產(chǎn)生，也就是說，所述模型寄生參數(shù)由所述集電極和內(nèi)集電極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、所述基極和內(nèi)基極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、以及所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極與對(duì)應(yīng)的探針之間存在的寄生參數(shù)差形成。若使所述內(nèi)集電極V_C、內(nèi)基極V_B和內(nèi)發(fā)射V_E上的金屬線30的面積均對(duì)應(yīng)的小于所述集電極C、基極B和發(fā)射極E上的金屬線30的面積，或者與內(nèi)集電極V_C、內(nèi)基極V_B和內(nèi)發(fā)射極V_E上的金屬線30連接的探針墊的面積均對(duì)應(yīng)的小于與所述集電極C、基極B和發(fā)射極E上的金屬線30連接的探針墊的面積，或兩者兼具，則所述模型寄生參數(shù)的精度得以進(jìn)一步提聞。以圖5所示的流程示意圖為例，結(jié)合圖6，本發(fā)明還公開一種雙極型晶體管模型參數(shù)提取方法，所述提取方法包括如下步驟:S1:提供所述雙極型晶體管模型SI。S2:用探針接觸各探針墊，獲得模型寄生參數(shù)。具體的，通過探針接觸集電極C、基極B和發(fā)射極E上各自金屬線30連接的探針墊時(shí)，獲得的參數(shù)數(shù)值還包括與集電極C、基極B和發(fā)射極E連接的金屬線30、以及對(duì)應(yīng)的探針墊和探針形成的寄生參數(shù)，再通過探針接觸內(nèi)集電極V_c、內(nèi)基極V_B和內(nèi)發(fā)射極V_E由上自金屬線30連接的探針墊時(shí)，獲得的參數(shù)數(shù)值也包括與內(nèi)集電極V_C、內(nèi)基極V_B和內(nèi)發(fā)射極V_E連接的金屬線30、以及對(duì)應(yīng)的探針墊和探針形成的寄生參數(shù)，此時(shí)，所述集電極和內(nèi)集電極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、所述基極和內(nèi)基極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、以及所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極與對(duì)應(yīng)的探針之間存在的寄生參數(shù)差形成了模型寄生參數(shù)。若使所述內(nèi)集電極V_C、內(nèi)基極V_B和內(nèi)發(fā)射極V_E的上的金屬線30的面積均對(duì)應(yīng)的小于所述集電極C、基極B和發(fā)射極E上的金屬線30的面積，或者與內(nèi)集電極V_C、內(nèi)基極V_B和內(nèi)發(fā)射極V_E上的金屬線30連接的探針墊的面積均對(duì)應(yīng)的小于與所述集電極
C、基極B和發(fā)射極E上的金屬線30連接的探針墊的面積，或兩者兼具，可以使所述模型寄生參數(shù)的精度得以進(jìn)一步提聞。S3:將從雙極型晶體管模型SI中提取的模擬寄生參數(shù)運(yùn)用到雙極型晶體管SPICE模型中，去修正傳統(tǒng)的雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)，使傳統(tǒng)的所述雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)的精度得以提高。此外，所述雙極型晶體管SPICE模型還可以如此形成:在本發(fā)明的雙極型晶體管模型SI基礎(chǔ)之上，將所述雙極型晶體管模型SI中的內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上設(shè)有的金屬孔20以及相應(yīng)的金屬線30和探針墊去掉而形成，結(jié)構(gòu)如圖6所示，由于圖6所示的雙極型晶體管SPICE模型S2的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的雙極型晶體管模型SI的結(jié)構(gòu)相似，因此圖6所示的雙極型晶體管SPICE模型S2被模擬寄生參數(shù)修正后的參數(shù)精度比傳統(tǒng)的雙極型晶體管SPICE模型被模擬寄生參數(shù)修正后的參數(shù)精度進(jìn)一步提高。S4:通過參數(shù)被修正后的雙極型晶體管SPICE模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。因此，將由本發(fā)明公開的雙極型晶體管模型SI中獲得的模型寄生參數(shù)去修正雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)，可以克服雙極型晶體管SPICE模型存在的模型參數(shù)提取不精確的缺陷。而運(yùn)用參數(shù)提取精度得以提高的雙極型晶體管SPICE模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬的模擬結(jié)果也更為準(zhǔn)確。 本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種雙極型晶體管模型，用以提取模型寄生參數(shù)，其特征在于，包括:集電極、基極和發(fā)射極以及內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極，所述集電極和內(nèi)集電極位于集電區(qū)，所述基極和內(nèi)基極位于基區(qū)，所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極位于發(fā)射區(qū)，所述集電極、基極和發(fā)射極以及內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上均設(shè)有金屬孔，所述集電極和內(nèi)集電極、所述基極和內(nèi)基極、以及所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極分別由其上設(shè)有的金屬孔經(jīng)金屬線連出，各所述金屬線分別連接至一探針墊，所述探針墊用于接觸探針。
2.如權(quán)利要求1所述的雙極型晶體管模型，其特征在于，所述內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上的金屬線的面積均對(duì)應(yīng)的小于所述集電極、基極和發(fā)射極上的金屬線的面積。
3.如權(quán)利要求1所述的雙極型晶體管模型，其特征在于，與所述內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上的金屬線連接的探針墊 均對(duì)應(yīng)的小于與所述集電極、基極和發(fā)射極上的金屬線連接的探針墊。
4.如權(quán)利要求2或3所述的雙極型晶體管模型，其特征在于，所述模型寄生參數(shù)通過探針接觸各所述探針墊進(jìn)行測試獲得。
5.如權(quán)利要求2或3所述的雙極型晶體管模型，其特征在于，所述模型寄生參數(shù)由所述集電極和內(nèi)集電極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、所述基極和內(nèi)基極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、以及所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極與對(duì)應(yīng)的探針之間存在的寄生參數(shù)差形成。
6.如權(quán)利要求2或3所述的雙極型晶體管模型，其特征在于，所述模型寄生參數(shù)由金屬線、探針墊和探針寄生產(chǎn)生。
7.一種雙極型晶體管模型參數(shù)提取方法，其特征在于，包括如下步驟: 提供如權(quán)利要求1所述的雙極型晶體管模型； 用探針接觸各探針墊，獲得模型寄生參數(shù)； 通過所述模型寄生參數(shù)修正雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)； 通過參數(shù)被修正后的雙極型晶體管SPICE模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬。
8.如權(quán)利要求7所述的雙極型晶體管模型參數(shù)提取方法，其特征在于，所述內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上的金屬線的面積均對(duì)應(yīng)的小于所述集電極、基極和發(fā)射極上的金屬線的面積。
9.如權(quán)利要求7所述的雙極型晶體管模型參數(shù)提取方法，其特征在于，與所述內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上的金屬線連接的探針墊均對(duì)應(yīng)的小于與所述集電極、基極和發(fā)射極上的金屬線連接的探針墊。
10.如權(quán)利要求8或9所述的雙極型晶體管模型參數(shù)提取方法，其特征在于，所述模型寄生參數(shù)由所述集電極和內(nèi)集電極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、所述基極和內(nèi)基極與對(duì)應(yīng)的探針之間的寄生參數(shù)差、以及所述發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極與對(duì)應(yīng)的探針之間存在的寄生參數(shù)差形成。
11.如權(quán)利要求8或9所述的雙極型晶體管模型參數(shù)提取方法，其特征在于，所述模型寄生參數(shù)由金屬線、探針墊和探針寄生產(chǎn)生。
12.如權(quán)利要求7所述的雙極型晶體管模型參數(shù)提取方法，其特征在于，所述雙極型晶體管SPICE模型由去除所述雙極型晶體管模型中的內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上設(shè)有的金屬孔以及相應(yīng)的金屬線和探針墊而形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙極型晶體管模型及相應(yīng)的參數(shù)提取方法，雙極型晶體管模型包括集電極、基極、發(fā)射極、內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極，集電極和內(nèi)集電極位于集電區(qū)，基極和內(nèi)基極位于基區(qū)，發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極位于發(fā)射區(qū)，集電極、基極、發(fā)射極、內(nèi)集電極、內(nèi)基極和內(nèi)發(fā)射極上均設(shè)有金屬孔，集電極和內(nèi)集電極、基極和內(nèi)基極、發(fā)射極和內(nèi)發(fā)射極分別由其上設(shè)有的金屬孔經(jīng)金屬線連出，各金屬線分別連接至一探針墊，探針墊用于接觸探針。本發(fā)明通過探針接觸各探針墊獲得模型寄生參數(shù)；通過模型寄生參數(shù)修正雙極型晶體管SPICE模型參數(shù)；通過參數(shù)被修正后的雙極型晶體管SPICE模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，克服了傳統(tǒng)的雙極型晶體管SPICE模型存在的模型參數(shù)提取不精確的缺陷。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103226639SQ201310156240
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者范象泉 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司