具有尺寸可擴展性的jfet仿真方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及集成電路設計仿真領域，特別是指一種具有尺寸可擴展性的JFET仿真方法。
【背景技術】
[0002]JFET (結型場效應管)是場效應器件中一種常見的器件類型，圖1為一個常規的縱向N型JFET剖面圖，其中的N型阱兩端由N+作為JFET的源漏，P型阱作為JFET的柵極，P型阱也可由P+代替，P型阱沿源漏電流流通方向的尺寸定義為JFET溝道長度L，垂直于電流流通方向的P型阱尺寸定義為JFET溝道寬度W。其中最常見的是通過工藝注入得到PN擴散結，通過外加電壓使PN結耗盡形成電流夾斷，由于這類器件具有獨特的開關特性，它經常被應用于模擬電路的開關電路、電源電路中。目前各仿真軟件提供業界標準的JFET器件模型用于電路設計仿真，但是該模型不具有尺寸擴展性，一個模型只能描述單一一種尺寸的JFET器件特性，不同尺寸的JFET器件需要有不同的SPICE模型進行描述。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種具有尺寸可擴展性的JFET仿真方法。
[0004]為解決上述問題，本發明所述的一種具有尺寸可擴展性的JFET仿真方法，是在標準SPICE JFET仿真模型基礎上，將與器件尺寸相關的參數進行修正，使其能準確描述不同尺寸的JFET器件的特性。
[0005]進一步地，在標準JFET仿真基礎上，修正器件尺寸相關的源、漏、柵串聯電阻的參數:
[0006]AREAeff=(ff-DW)* (L-DL)*PF
[0007]RSeff=RS/AREAeff
[0008]RDeff=RD/AREAeff
[0009]RGeff=RG*AREAeff
[0010]其中，W、L為掩模版上的設計尺寸，DL代表由于工藝變化對JFET溝道長度的影響，Dff代表由于工藝變化對JFET溝道寬度的影響，RS、RD、RG分別是源、漏、柵串聯電阻，PF代表相同JFET并聯的個數，AREAeff代表JFET有效面積。
[0011]進一步地，在標準JFET仿真基礎上，修正器件尺寸相關的柵源、柵漏二極管對應反向飽和電流和反向擴散電容模型參數:
[0012]ISeff=IS^AREAeff
[0013]CGSeff=CGS^AREAeff
[0014]CGDeff=CGD^AREAeff
[0015]其中，IS, CGS, CGD為JFET標準模型參數，IS代表JFET柵源/柵漏二極管反向飽和電流，CGS代表柵源二極管方向擴散電容，CGD代表柵漏二極管方向擴散電容。
[0016]進一步地，在標準JFET仿真基礎上，修正器件尺寸相關的跨導模型參數、溝道長度調制系數和閾值電壓模型參數:
[0017]BETAeff=BETA* (I+BETAff*ffeff)betawn*PF/ (l+BETAL*Leff)BETALN ；
[0018]LAMBDAeff=LAMBDA/ (l+LANBDAL*Leff)LAMBDALN ；
[0019]VTOeff=VTO* (l+VT0L*Leff)VT0LN* (l+VT0ff*ffeff)?麗；
[0020]Leff= (L-DL)；
[0021]Weff= (W-Dff)；
[0022]其中，BETA為跨導標準模型參數，BETAL, BETALN分別代表跨導對應溝道長度系數和對應指數系數；BETAW、BETAWN分別代表跨導對應溝道寬度系數和對應指數系數；LAMBDAeff代表與JFET尺寸相關的溝道長度調制參數；LAMBDA代表標準JFET模型中溝道長度調制參數；LefT代表JFET有效溝道長度；WefT代表有效溝道寬度；LAMBDAL、LAMBDALN分別代表溝道長度調制系數和對應指數系數；VT0eff代表與JFET尺寸相關的閾值電壓模型參數；VT0代表JFET閾值電壓標準模型參數；VT0L、VTOLN分別代表閾值電壓對應溝道長度系數和指數系數；VT0W、VTOWN分別代表閾值電壓對應溝道寬度系數和指數系數。
[0023]本發明所述的具有尺寸可擴展性的JFET仿真方法，在業界標準的SPICE仿真基礎上，通過改寫部分仿真參數，使其能具備與尺寸的變化相關聯的參數，實現尺寸變化的JFET的仿真的可擴展性。
【附圖說明】
[0024]圖1是JFET結構示意圖；
[0025]圖2是SPICE中JFET的仿真等效電路圖。
[0026]附圖標記說明
[0027]RS、RD、RG分別是源、漏、柵串聯電阻，CGS是柵源二極管方向擴散電容，CGD是柵漏二極管方向擴散電容，W、L為掩模版上的設計尺寸。
【具體實施方式】
[0028]本發明所述的一種具有尺寸可擴展性的JFET仿真方法，能隨著JFET尺寸上W、L的變化，精確地模擬JFET的器件特性。
[0029]上述定義的JFET器件尺寸W、L為掩模版上的設計尺寸，由于工藝變化，實際在硅片上形成的JFET尺寸與設計值是有差異的，因此JFET有效溝道長度LefT和有效溝道寬度Weff由下列公式(I)、(2)表示:
[0030]Leff=L-DL(I)
[0031]Weff=W-Dff(2)
[0032]其中，DL代表由于工藝變化對JFET溝道長度的影響；DW代表由于工藝變化對JFET溝道寬度的影響。
[0033]由公式(I)、(2)計算可得JFET有效面積為:
[0034]AREAeff= (W-DW) * (L-DL) *PF(3)
[0035]其中，AREAeff代表JFET有效面積；PF代表相同JFET并聯的個數。
[0036]圖2所示為目前業內標準電路設計仿真器中JFET模型對應的等效電路圖，如該圖所示，JFET器件特性分別由源、柵、漏三個串聯電阻；柵源和柵漏兩個二極管和源漏溝道電流Ids特性所描述。按照電阻及二極管對應物理特性與尺寸的關系改寫標準JFET模型中下述對應模型參數。
[0037]源、漏串聯電阻與JFET器件尺寸(面積)成反比，柵極串聯電阻與JFET面積成正t匕,對應公式如下公式(4)?(6):
[0038]RSeff=RS/AREAeff(4)
[0039]RDeff=RD/AREAeff(5)
[0040]RGeff=RG*AREAeff(6)
[0041 ] 其中，RS、RD、RG為JFET標準模型參數，分別代表JFET源、漏、柵串聯電阻；RSeff、RDeff、RGeff代表與JFET尺寸相關的源、漏、柵串聯電阻。
[0042]由標準二極管特性可知，二極管反向飽和電流與二極管尺寸(面積)成正比；二極管反向擴散電容與二極管尺寸(面積)成正比。因此在JFET標準模型中修正JFET柵源、柵漏二極管對應參數如下公式(7)?(9)所示:
[0043]ISeff=IS^AREAeff(7)
[0044]CGSeff=CGS^AREAeff(8)
[0045]CGDeff=CGD^AREAeff(9)
[0046]其中，IS, CGS, CGD為JFET標準模型參數，IS代表JFET柵源/柵漏二極管反向飽和電流，CGS代表柵源二極管反向擴散電容、CGD代表柵漏二極管反向擴散電容。
[0047]ISeff、CGSeff、CGDeff代表與JFET尺寸相關的柵源/柵漏二極管反向飽和電流，CGSeff, CGDeff代表與JFE