Мокеев Александр Сергеевич

ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова
ПРЕДПРИЯТИЕ ГОСКОРПОРАЦИИ «РОСАТОМ»
«Масштабируемая макромодель диода
с повышенной точностью
моделирования»
Инженер-технолог
НИО 29300
Мокеев Александр Сергеевич
Научный руководитель:
начальник НИО 29300
Ятманов Александр Павлович
г. Нижний Новгород, 2014г.
SPICE-Модель. Назначение
SPICE-модель:
 Математическая
модель,
основанная
на
системе
дифференциальных
уравнений,
которая
описывает
поведение прибора относительно его внешних выводов
Назначение:
 САПР
сквозного проектирования ИС. Замещение компонента
электрической цепи с целью ее машинного моделирования
Схемотехническое моделирование ИС
SPICE-модель компонента
netlist
12
Актуальность работы
Элементы ввода/вывода микросхем:
 Схемы,
обеспечивающие толерантность
повышенному уровню входных напряжений
 Схемы
к
ESD-защиты
Недостатки стандартной SPICE-модели «DIODE»:
 неприемлемо низкая точность моделирования ВАХ
 не масштабируема по параметру ширины базы диода
 не учитывает эффект модуляции сопротивления базы
 не учитывает эффект рекомбинации в ОПЗ
13
Цели и Задачи
Цель работы:
 Разработка высокоточной SPICE-модели
диода, масштабируемой по топологическим
параметрам
Задачи:
 Разработка макромодели диода «DIODE-SCALE»
 Параметризация макромодели. Экстракция SPICE-параметров
 Сравнительный анализ моделей. «DIODE» vs «DIODE-SCALE»
14
Макромодель диода «DIODE-SCALE»
Эскиз трехмерной
структуры p+-n диода
Принципиальная электрическая
схема макромодели диода
«DIODE-SCALE»
 эффект модуляции сопротивления базы
 область пробоя обратной ветви ВАХ диода
 эффект рекомбинации в ОПЗ эмиттерного перехода
 частотные свойства (S-параметры)
15
Приборно-технологическое
моделирование
Структуры диодов
ЭФХ диодов
Параметры технологического процесса:
глубина залегания p+-n перехода (xj) = 175 нм;
концентрация легирующей примеси p+-области (Na) = 1.7х1020 см-3;
концентрация легирующей примеси n-области (Nd) = 7.0х1017 см-3.
Топологические параметры устройства:
ширина p+-n перехода (w) = 1 мкм;
ширина базы диода (hwell) = от 0.4 мкм до 1 мкм;
16
Параметризация макромодели
Зависимости параметров от
ширины базы hwell
Дополнительные
уравнения
SPICE-параметры масштабирования
17
Экстракция SPICE-параметров
«DIODE»
«DIODE-SCALE»
Сравнение моделей диода
18
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ
Инженер-технолог
НИО «Проектирования технологий кристального производства»
ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова»,
г. Нижний Новгород
Мокеев Александр Сергеевич
Тел.: 8 (831) 4-69-56-51
mokeev.alexander@gmail.com
19