高壓MOSFETⅠ-Ⅴ特性宏模型的建立與研究.pdf

1、近年來，高壓集成電路工藝的發(fā)展以及高壓晶體管與低壓模塊兼容工藝的進(jìn)步，使高壓器件越來越廣泛地應(yīng)用于各種功率集成電路，如驅(qū)動電路、接口電路、電源芯片管理電路等，人們對高壓MOS晶體管的研究也日益深入。高壓雙擴(kuò)散漏MOSFET就是應(yīng)用較為廣泛的一種高壓MOS晶體管，其實(shí)現(xiàn)工藝簡單且與傳統(tǒng)CMOS工藝兼容，在提高耐壓的同時節(jié)約了成本，一般工作電壓在14V-35V左右，能滿足耐壓要求不高的高壓電路需求。由于人們對集成電路的設(shè)計(jì)制造日益依賴于計(jì)算

2、機(jī)輔助軟件，缺少高壓MOSFET模型成為高壓器件電路仿真的較大障礙。針對不同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、不同耐壓的HVMOSFET，人們提出了各種高壓器件模型，但至今尚未有業(yè)界公認(rèn)的、適用于通用EDA軟件的標(biāo)準(zhǔn)HVMOSFET模型。研究中發(fā)現(xiàn)：使用BSIM3模型對HV DDDMOSFET進(jìn)行仿真時，存在明顯偏差，高偏置下的源漏電流模擬值遠(yuǎn)大于實(shí)際測量值。 本文針對SPICE BSIM3模型對DDDMOSFET的I-V特性模擬時產(chǎn)生的偏差，提出了基

3、于BSIM3的HVMOSFET。宏模型。研究中采用0.35μm 14V HV CMOS工藝對Double Diffused Drain結(jié)構(gòu)的HV MOSFET進(jìn)行流片，并使用AgilentHP4156系統(tǒng)、Cascade探針臺與ICCAP軟件對不同幾何尺寸的DDDMOS進(jìn)行數(shù)據(jù)采集篩選。主要提取三組尺寸的器件特性：大溝道器件(W=20μm，L=20μm)、窄溝道器件(W=1.8μm/2μm/5μm，L=20μm)、短溝道器件(W=20μ

4、m，L=1.2μm/1.5μm/2μm/3μm/5μm)。文章結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)分析了HVMOSFET中“準(zhǔn)飽和效應(yīng)”等特有的工作機(jī)制，根據(jù)這些效應(yīng)，提出了適用于DDDMOSFET的宏模型。此宏模型的特點(diǎn)為：它由常規(guī)SPICE器件組成(NMOSFET、MESFET、二極管)，結(jié)構(gòu)簡單使用方便，能準(zhǔn)確描述HVMOS的I-V特性。且由于子電路中的器件直接取自SPICE模型，因此能夠方便應(yīng)用于各種基于SPICE模型的仿真器和EDA軟件，有較強(qiáng)實(shí)用性