CN112651201B - 扩散电阻的建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扩散电阻的建模方法，建模过程包括：步骤一、进行体效应系数提取：步骤11、提供一个用于测试的所述扩散电阻；步骤12、在第三电极上加第一电压并对扩散电阻的进行测量得到第一测量电阻，在多个第一电压下测量得到多个第一测量电阻；步骤13、形成由第二电压差和第一测量电阻组成的第一曲线，通过第一曲线提取出体效应系数。本发明能准确模拟寄生体二极管的体偏置对仿真电阻的影响，还能模拟体效应的几何效应，从而能提高模型精度。

Description

扩散电阻的建模方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种扩散电阻的建模方法。

背景技术

在半导体集成电路中，有些电阻，如阱和扩散电阻，在衬底和阱之间有寄生二极管。因此，现有方法会在扩散电阻的电路模型中加入寄生二极管，如图1所示，是现有扩散电阻的含寄生体二极管的电路模型结构图，电路模型中包括：

形成于半导体衬底如硅衬底1上的扩散电阻，扩散电阻分成了第一接触端电阻R1c和第二接触端电阻R1d，主体电阻R1a和R1b。第一接触端电阻R1c和第二接触端电阻R1d为对称设置，主体电阻R1a和R1b相等。

三个寄生二极管2，寄生二极管2分别设置在第一接触端、第二接触端以及主体电阻R1a和R1b之间。

图1的模型中通过在子电路中添加寄生二极管，能反映器件的某些特性，但没有反映体偏压对电阻值的影响。

如图2A所示，是现有扩散电阻在没有衬底偏压时的结构示意图；在N型半导体衬底1上形成有P型掺杂区3，在P型掺杂区3的两端分别形成有P+掺杂的第一接触区4a和P+掺杂的第二接触区4b；在半导体衬底1的表面形成有N+掺杂的第三接触区5。所述第一接触区4a连接到第一电极；所述第二接触区4b连接到第二电极；所述第三接触区5连接到第三电极；第一电极和第二电极为两个端电压电极，第三电极为体偏置电极。

图1中，第一接触端电阻R1c对应于第一接触区4a的电阻，第二接触端电阻R1d对应于第二接触区4b的电阻,主体电阻R1a和R1b对应于P型掺杂区3的左右两半的电阻。寄生二极管2对应于P型掺杂区3和半导体衬底1之间形成的二极管。

电阻值的公式为：R＝ρ×L/(W×H)；

其中，R表示电阻值，ρ表示电阻率，L表示电阻的长度，W表示电阻的高度，H表示电阻的高度。

一般来说，集成电路中的电阻高度即H是固定的，故将公式简化为：

R＝Rsh×L/W；

Rsh表示方块电阻。

由图2A所示可知，在第三接触区5对应的电极上没有加偏压时，P型掺杂区3和半导体衬底1形成的耗尽层的区域大小如方框6所示。

然而，当反向电压施加在物体上时，耗尽层的宽度将变宽。如图2B所示，是现有扩散电阻在有衬底偏压即进行体偏置时的结构示意图；耗尽层的区域大小将会由方框6扩大到方框7所示的区域。

由于耗尽层中没有载流子，故P型掺杂区3组成的扩散电阻的实际高度将会减少，电阻值增大。因此，体效应的影响不容忽视。现有模型考虑了这个因素，但使用了一个不合理的公式。

同时，随着P型掺杂区3的尺寸的减小，由于扩散电阻的侧壁耗尽层的比例，这种体效应对扩散电阻的影响更大。现有模型同样没有考虑到体效应中扩散电阻的尺寸缩放的影响。

现有模型中所采用的公式包括：

rend101＝(rend100)*(1.0e-6/W)*(1.0+ec101*v101/(L**elfact)+ec102*v101*v101/(L**(2*elfact)))*(1.0+pvs101*v102+pvs102*v102*v102) (1)；

其中，rend101表示第一接触端电阻R1c的仿真电阻，rend100为所述第一接触区4a的零偏压单位宽度电阻参数，L表示所述扩散电阻的长度，W表示所述扩散电阻的宽度；ec101表示一阶电压效应系数，ec102表示二阶电压效应系数，elfact表示电压效应的几何效应参数，pvs101表示一阶体电压效应系数，pvs102表示二阶体效应系数；v101表示所述第一电极和所述第二电极之间的第一电压差，v102表示第二电压差，所述第二电压差取所述第三电极和所述第一电极之间的电压差的绝对值以及所述第三电极和所述第二电极之间的电压差的绝对值中较大的一个；

r100＝(rsh100)*(L/W)*(1.0+ec101*v101/(L**elfact)+ec102*v101*v101/(L**(2*elfact)))*(1.0+pvs101*v102+pvs102*v102*v102) (2)；

其中，r100表示主体电阻R1a和R1b的仿真电阻，rsh100表示所述第一掺杂区3的零偏压方块电阻参数。

通常，第二接触端电阻R1d和第一接触端电阻R1c是对称设置，第二接触端电阻R1d的仿真电阻和第一接触端电阻R1c的仿真电阻的公式相同。

公式(1)和(2)中，系数ec101和ec102针对电压效应而引入的电压效应系数，这时体偏置电极接0V，全部电压都通过两个端电压电极。

系数pvs101和pvs102为用于考虑了体偏压的电压效应而引入的系数。

现有方法的公式(1)和(2)中，系数pvs101和pvs102是基于所述第三电极和所述第一电极之间的电压差的绝对值以及所述第三电极和所述第二电极之间的电压差的绝对值中最大的一个即v102，包括整个器件的总体偏置，但由于第一电极和第二电极之间的电压差即v101所造成的体偏置效应已经被系数ec101和ec102考虑。因此，系数ec101和ec102和系数pvs101和pvs102所描述的效应是部分重复的。

另外，现有方法的公式(1)和(2)中体偏的影响没有考虑几何效应，不同尺寸的拟合结果很差。

如图3A所示，是现有扩散电阻的建模方法对第一种尺寸的扩散电阻进行仿真形成的仿真曲线和测试曲线的比较图；图3A中，横坐标Vrs表示上面描述的第一电压差v101；纵坐标Rs表示扩散电阻的电阻值；曲线101a、101b、101c、101d、101e和101f对应的第三电极电压即体偏压分别为0V、1V、2V、3V、4V和5V时对应的测量电阻曲线；

曲线102a、102b、102c、102d、102e和102f对应的第三电极电压即体偏压分别为0V、1V、2V、3V、4V和5V时对应的仿真电阻曲线；

第一种尺寸为，所述P型掺杂区3的高度、宽度和长度分别为25微米、20微米和100微米；可以看出，仿真电阻曲线和测量电阻曲线具有偏差。

如图3B所示，是现有扩散电阻的建模方法对第二种尺寸的扩散电阻进行仿真形成的仿真曲线和测试曲线的比较图；图3B中，横坐标Vrs表示上面描述的第一电压差v101；纵坐标Rs表示扩散电阻的电阻值；曲线103a、103b、103c、103d、103e和103f对应的第三电极电压即体偏压分别为0V、1V、2V、3V、4V和5V时对应的测量电阻曲线；

曲线104a、104b、104c、104d、104e和104f对应的第三电极电压即体偏压分别为0V、1V、2V、3V、4V和5V时对应的仿真电阻曲线；

第二种尺寸为，所述P型掺杂区3的高度、宽度和长度分别为25微米、4微米和20微米；可以看出，仿真电阻曲线和测量电阻曲线具有偏差。

同时，比较图3B和图3A所示可知，图3B中，仿真电阻曲线和测量电阻曲线的偏差更大，体偏压对扩散电阻产生的影响也更大，但是图3A和图3B的仿真电阻曲线并不能反映出体偏压对扩散电阻产生的影响，图3A中仅显示曲线102f和102a之间具有117.5欧姆的差值，图3B中仅显示曲线104f和104a之间具有131欧姆的差值，二者差值接近，并不能反应测量电阻曲线反映的体偏压对扩散电阻产生的影响。

图3A和图3B中，仿真电阻曲线的斜率(slope)由系数ec101和ec102以及系数pvs101和pvs102一起确定，仿真电阻曲线之间的间距即体效应由系数pvs101和pvs102确定，这使得，仿真电阻曲线的斜率和体效应之间无法平衡，最后会影响仿真精度，影响仿真电阻曲线的准确性，即仿真电阻曲线和代表扩散电阻真实值的测量电阻曲线的匹配度差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种扩散电阻的建模方法，能准确模拟寄生体二极管的体偏置对仿真电阻的影响，从而能提高模型精度。

为解决上述技术问题，本发明提供的扩散电阻的建模方法中扩散电阻包括：

第一导电类型掺杂的第一掺杂区，所述第一掺杂区形成于第二导电类型掺杂的半导体衬底中。

所述第一掺杂区的第一侧表面形成有第一接触区并通过所述第一接触区连接到第一电极。

所述第一掺杂区的第二侧表面形成有第二接触区并通过所述第二接触区连接到第二电极。

所述半导体衬底的表面形成有第三接触区并通过所述第三接触区连接到第三电极。

所述第一掺杂区和所述半导体衬底之间存在寄生体二极管，所述第三电极电压会形成体效应。

建模过程包括：

步骤一、进行体效应系数提取，包括如下分步骤：

步骤11、提供一个用于测试的所述扩散电阻。

步骤12、在所述第三电极上加第一电压并对所述扩散电阻的所述第一电极和所述第二电极之间的电阻进行测量得到第一测量电阻，在多个所述第一电压下测量得到多个所述第一测量电阻。

步骤13、形成由第二电压差和所述第一测量电阻组成的第一曲线，通过所述第一曲线提取出所述体效应系数；所述第二电压差取所述第三电极和所述第一电极之间的电压差的绝对值以及所述第三电极和所述第二电极之间的电压差的绝对值中较小的一个。

进一步的改进是，所述体效应系数包括一阶体效应系数和二阶体效应系数。

进一步的改进是，在各次电阻测量中，所述第一电极和所述第二电极之间的电压差保持不变，且所述第一电极的电压保持相等，所述第二电极的电压保持相等。

进一步的改进是，所述建模过程还包括：

步骤二、进行体效应的几何效应参数的提取，包括如下分步骤：

步骤21、提供一系列不同尺寸的所述扩散电阻，各所述扩散电阻的长度和宽度不同但是厚度都相同。

步骤22、采用和步骤12相同的方法得到各所述扩散电阻在各所述第一电压下对应的所述第一测量电阻。

步骤23、取各所述扩散电阻在所述第二电压差为第一值和0V时所述第一测量电阻的差值并作为第一测量电阻差。

步骤24、形成所述第一测量电阻差和第三尺寸拟合成的第二曲线；所述第三尺寸为所述扩散电阻的长度和宽度的和除以长度和宽度的积。

步骤25、通过所述第二曲线提取出所述体效应的几何效应参数。

进一步的改进是，步骤25中，所述体效应的几何效应参数包括一阶体效应系数的几何效应参数一和二阶体效应系数的几何效应参数二。

进一步的改进是，步骤11中采用的所述扩散电阻选用步骤21中尺寸最大的所述扩散电阻。

进一步的改进是，所述第一电极的电压或所述第二电极的电压会对所述扩散电阻形成电压效应；所述建模过程还包括：

步骤三、进行电压效应系数提取，包括如下分步骤：

步骤31、提供一个用于测试的所述扩散电阻。

步骤32、将所述第三电极接地；将所述第一电极和所述第二电极中的一个接地另一个接第二电压并对所述扩散电阻的电阻进行测量得到第二测量电阻，在多个所述第二电压下测量得到多个所述第二测量电阻。

步骤33、形成由所述第二电压和所述第二测量电阻组成的第三曲线，通过所述第三曲线提取出所述电压效应系数。

进一步的改进是，所述电压效应系数包括一阶电压效应系数和二阶电压效应系数。

进一步的改进是，所述建模过程还包括：

步骤四、进行电压效应的几何效应参数的提取，包括如下分步骤：

步骤41、提供一系列不同尺寸的所述扩散电阻，各所述扩散电阻的长度和宽度不同但是厚度都相同。

步骤42、采用和步骤32相同的方法得到各所述扩散电阻在各所述第二电压下对应的所述第二测量电阻。

步骤43、取各所述扩散电阻在所述第二电压为第二值和0V时所述第二测量电阻的差值并作为第二测量电阻差。

步骤44、形成所述第二测量电阻差和所述扩散电阻的长度拟合成的第四曲线。

步骤45、通过所述第四曲线提取出所述电压效应的几何效应参数。

进一步的改进是，步骤45中，所述电压效应的几何效应参数包括一阶电压效应系数的几何效应参数三和二阶电压效应系数的几何效应参数四。

进一步的改进是，所述几何效应参数四为所述几何效应参数三的2倍。

进一步的改进是，所述建模过程还包括：

形成所述扩散电阻的仿真模型，所述仿真模型包括：第一接触端仿真电阻，主体仿真电阻，第二接触端仿真电阻。

进一步的改进是，所述第一接触端仿真电阻采用如下公式得到：

rend1＝(rend0)*(1.0e-6/W)*(1.0+ec1*v1/(L**elfact)+ec2*v1*v1/(L**(2*elfact)))*(1.0+evs1*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts1+1.0)+evs2*v2*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts2+1.0))；

其中，rend1表示所述第一接触端仿真电阻，rend0为所述第一接触区的零偏压单位宽度电阻参数，L表示所述扩散电阻的长度，W表示所述扩散电阻的宽度；ec1表示一阶电压效应系数，ec2表示二阶电压效应系数，elfact表示所述几何效应参数三，evs1表示一阶体电压效应系数，evs2表示二阶体效应系数，efacts1表示所述几何效应参数一，efacts2表示所述几何效应参数二；v1表示所述第一电极和所述第二电极之间的第一电压差，v2表示第二电压差；

所述主体仿真电阻采用如下公式得到：

r＝(rsh)*(L/W)*(1.0+ec1*v1/(L**elfact)+ec2*v1*v1/(L**(2*elfact)))*(1.0+evs1*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts1+1.0)+evs2*v2*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts2+1.0))；

其中，r表示所述主体仿真电阻，rsh表示所述第一掺杂区的零偏压方块电阻参数。

进一步的改进是，所述第二接触区和所述第一接触区对称，所述第二接触端仿真电阻等于所述第一接触端仿真电阻。

进一步的改进是，所述半导体衬底包括硅衬底或者形成于所述硅衬底上的阱区或外延层，所述第一掺杂区包括扩散区或阱区；

所述第一接触区和所述第二接触区都为第一导电类型重掺杂；

所述第三接触区为第二导电类型重掺杂。

进一步的改进是，所述扩散电阻的建模方法的工艺顺序包括：按照步骤三、步骤四、步骤一和步骤二的先后顺序依次进行；

或者，所述扩散电阻的建模方法的工艺顺序包括：按照步骤一、步骤二、步骤三和步骤四的先后顺序依次进行。

本发明的体效应系数不会受到电压效应的影响，从而能准确模拟寄生体二极管的体偏置对仿真电阻的影响，从而能提高模型精度。

本发明还能得到体效应的几何效应参数，消除体效应的几何效应即尺寸效应，从而能进一步提高模型精度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有扩散电阻的含寄生体二极管的电路模型结构图；

图2A是现有扩散电阻在没有衬底偏压时的结构示意图；

图2B是现有扩散电阻在有衬底偏压时的结构示意图；

图3A是现有扩散电阻的建模方法对第一种尺寸的扩散电阻进行仿真形成的仿真曲线和测试曲线的比较图；

图3B是现有扩散电阻的建模方法对第二种尺寸的扩散电阻进行仿真形成的仿真曲线和测试曲线的比较图；

图4是本发明实施例扩散电阻的建模方法的流程图；

图5A是本发明实施例扩散电阻的建模方法对第一种尺寸的扩散电阻进行测试形成的第一曲线；

图5B是本发明实施例扩散电阻的建模方法对第二种尺寸的扩散电阻进行测试形成的第一曲线；

图6A是本发明实施例扩散电阻的建模方法的步骤24中形成的第二曲线；

图6B是本发明实施例扩散电阻的建模方法的几何效应参数二的拟合曲线；

图6C是本发明实施例扩散电阻的建模方法的几何效应参数一的拟合曲线；

图7A是本发明实施例扩散电阻的建模方法对第一种尺寸的扩散电阻进行仿真形成的仿真曲线和测试曲线的比较图；

图7B是本发明实施例扩散电阻的建模方法对第二种尺寸的扩散电阻进行仿真形成的仿真曲线和测试曲线的比较图。

具体实施方式

如图4所示，是本发明实施例扩散电阻的建模方法的流程图；本发明实施例中的扩散电阻也请参考图2A所示，本发明实施例扩散电阻的建模方法中扩散电阻包括：

第一导电类型掺杂的第一掺杂区3，所述第一掺杂区3形成于第二导电类型掺杂的半导体衬底1中。

所述第一掺杂区3的第一侧表面形成有第一接触区4a并通过所述第一接触区4a连接到第一电极。

所述第一掺杂区3的第二侧表面形成有第二接触区4b并通过所述第二接触区4b连接到第二电极。

所述半导体衬底1的表面形成有第三接触区5并通过所述第三接触区5连接到第三电极。

所述第一掺杂区3和所述半导体衬底1之间存在寄生体二极管，所述第三电极电压会形成体效应。

本发明实施例中，所述第二接触区4b和所述第一接触区4a对称，所述第二接触端仿真电阻等于所述第一接触端仿真电阻。

所述半导体衬底包括硅衬底或者形成于所述硅衬底上的阱区或外延层，所述第一掺杂区3包括扩散区或阱区。

所述第一接触区4a和所述第二接触区4b都为第一导电类型重掺杂。

所述第三接触区5为第二导电类型重掺杂。

本发明实施例中，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。在其他实施例中也能为：第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。

建模过程包括：

步骤一、进行体效应系数提取，包括如下分步骤：

步骤11、提供一个用于测试的所述扩散电阻。

步骤12、在所述第三电极上加第一电压并对所述扩散电阻的所述第一电极和所述第二电极之间的电阻进行测量得到第一测量电阻，在多个所述第一电压下测量得到多个所述第一测量电阻。

在各次电阻测量中，所述第一电极和所述第二电极之间的电压差保持不变，且所述第一电极的电压保持相等，所述第二电极的电压保持相等。

步骤13、形成由第二电压差和所述第一测量电阻组成的第一曲线，通过所述第一曲线提取出所述体效应系数；所述第二电压差取所述第三电极和所述第一电极之间的电压差的绝对值以及所述第三电极和所述第二电极之间的电压差的绝对值中较小的一个。

如图5A所示，是本发明实施例扩散电阻的建模方法对第一种尺寸的扩散电阻进行测试形成的第一曲线201；第一种尺寸为所述第一掺杂区3的高度、宽度和长度分别为25微米、20微米和100微米；横坐标Vbs表示所述第二电压差；纵坐标Rsh表示以方块电阻表示的所述第一测量电阻。图5A的第一曲线201的拟合结果为：

y＝-0.407x²-8.8634x+1315.3 (3)；

R2＝0.9996。

从拟合公式(3)能得到所述体效应系数。所述体效应系数包括一阶体效应系数和二阶体效应系数。所述一阶体效应系数和公式(3)的一次项系数相关，所述二阶体效应系数和公式(3)的二次项系数相关。

所述建模过程还包括：

步骤二、进行体效应的几何效应参数的提取，包括如下分步骤：

步骤21、提供一系列不同尺寸的所述扩散电阻，各所述扩散电阻的长度和宽度不同但是厚度都相同。

步骤22、采用和步骤12相同的方法得到各所述扩散电阻在各所述第一电压下对应的所述第一测量电阻。

如图5B所示，是本发明实施例扩散电阻的建模方法对第二种尺寸的扩散电阻进行测试形成的第一曲线202；第二种尺寸为所述第一掺杂区3的高度、宽度和长度分别为25微米、4微米和25微米；横坐标Vbs表示所述第二电压差；纵坐标Rsh表示以方块电阻表示的所述第一测量电阻。图5B的第一曲线202的拟合结果为：

y＝-0.7133x²-18.336x+1476.7 (4)；

R²＝0.9998。

比较图5A和图5B可知，第一曲线201和202虽然都具有类似的形状，但是拟合公式(3)和(4)的各项的系数却不相同。本发明实施例中，步骤11中采用的所述扩散电阻选用步骤21中尺寸最大的所述扩散电阻。之后，再结合后续求得的所述体效应的几何效应参数，使得各种尺寸下的体效应的拟合都很准确。

图5A和图5B总共显示了2种尺寸，实际情形下能根据需要选取更多种尺寸。

步骤23、取各所述扩散电阻在所述第二电压差为第一值和0V时所述第一测量电阻的差值并作为第一测量电阻差。

步骤24、形成所述第一测量电阻差和第三尺寸拟合成的第二曲线；所述第三尺寸为所述扩散电阻的长度和宽度的和除以长度和宽度的积。

如图6A所示，是本发明实施例扩散电阻的建模方法的步骤24中形成的第二曲线；图6A中，横坐标为所述第三尺寸，也即(L+W)/L*W，L为所述扩散电阻的长度，W为所述扩散电阻的宽度；纵坐标表示所述第一测量电阻差即ΔRsh，ΔRsh取为各所述扩散电阻在所述第一电压为-5V和0V时所述第一测量电阻的差值，也即所述第一值为-5V。

步骤25、通过所述第二曲线提取出所述体效应的几何效应参数。

步骤25中，所述体效应的几何效应参数包括一阶体效应系数的几何效应参数一和二阶体效应系数的几何效应参数二。

如图6B所示，是本发明实施例扩散电阻的建模方法的几何效应参数二的拟合曲线；图6B的纵坐标∣a∣表示二次项系数，和所述二阶体效应系数相关。

图6B对应的拟合方程式为：

y＝1.277*x^0.4544 (5)；

R2＝0.9115。

二阶体效应系数对应的几何效应参数二与公式(5)中的x的指数相关。

如图6C是本发明实施例扩散电阻的建模方法的几何效应参数一的拟合曲线；图6C的纵坐标∣b∣表示一阶系数，和所述一阶体效应系数相关。

图6C对应的拟合方程式为：

y＝39.655x^0.5956 (6)；

R2＝0.9342。

一阶体效应系数对应的几何效应参数二与公式(6)中的x的指数相关。

和现有模型相同，本发明实施例中，所述第一电极的电压或所述第二电极的电压会对所述扩散电阻形成电压效应；所述建模过程还包括：

步骤三、进行电压效应系数提取，包括如下分步骤：

步骤31、提供一个用于测试的所述扩散电阻。

步骤32、将所述第三电极接地；将所述第一电极和所述第二电极中的一个接地另一个接第二电压并对所述扩散电阻的电阻进行测量得到第二测量电阻，在多个所述第二电压下测量得到多个所述第二测量电阻。

步骤33、形成由所述第二电压和所述第二测量电阻组成的第三曲线，通过所述第三曲线提取出所述电压效应系数。

所述电压效应系数包括一阶电压效应系数和二阶电压效应系数。

所述建模过程还包括：

步骤四、进行电压效应的几何效应参数的提取，包括如下分步骤：

步骤41、提供一系列不同尺寸的所述扩散电阻，各所述扩散电阻的长度和宽度不同但是厚度都相同。

步骤42、采用和步骤32相同的方法得到各所述扩散电阻在各所述第二电压下对应的所述第二测量电阻。

步骤43、取各所述扩散电阻在所述第二电压为第二值和0V时所述第二测量电阻的差值并作为第二测量电阻差。

步骤44、形成所述第二测量电阻差和所述扩散电阻的长度拟合成的第四曲线。

步骤45、通过所述第四曲线提取出所述电压效应的几何效应参数。

步骤45中，所述电压效应的几何效应参数包括一阶电压效应系数的几何效应参数三和二阶电压效应系数的几何效应参数四。

所述几何效应参数四为所述几何效应参数三的2倍。

所述建模过程还包括：

形成所述扩散电阻的仿真模型，所述仿真模型包括：第一接触端仿真电阻，主体仿真电阻，第二接触端仿真电阻。

所述第一接触端仿真电阻采用如下公式得到：

rend1＝(rend0)*(1.0e-6/W)*(1.0+ec1*v1/(L**elfact)+ec2*v1*v1/(L**(2*elfact)))*(1.0+evs1*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts1+1.0)+evs2*v2*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts2+1.0))； (7)；

其中，rend1表示所述第一接触端仿真电阻，rend0为所述第一接触区4a的零偏压单位宽度电阻参数，L表示所述扩散电阻的长度，W表示所述扩散电阻的宽度；ec1表示一阶电压效应系数，ec2表示二阶电压效应系数，elfact表示所述几何效应参数三，evs1表示一阶体电压效应系数，evs2表示二阶体效应系数，efacts1表示所述几何效应参数一，efacts2表示所述几何效应参数二；v1表示所述第一电极和所述第二电极之间的第一电压差，v2表示第二电压差；

所述主体仿真电阻采用如下公式得到：

r＝(rsh)*(L/W)*(1.0+ec1*v1/(L**elfact)+ec2*v1*v1/(L**(2*elfact)))*(1.0+evs1*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts1+1.0)+evs2*v2*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts2+1.0))； (8)；

其中，r表示所述主体仿真电阻，rsh表示所述第一掺杂区3的零偏压方块电阻参数。

本发明实施例中，所述扩散电阻的建模方法的工艺顺序包括：按照步骤三、步骤四、步骤一和步骤二的先后顺序依次进行，其中步骤三和步骤四和现有建模方法相同，目的是为了得到参数ec1、ec2和elfact。在其他实施例中也能为：所述扩散电阻的建模方法的工艺顺序包括：按照步骤一、步骤二、步骤三和步骤四的先后顺序依次进行。

本发明实施例的体效应系数不会受到电压效应的影响，从而能准确模拟寄生体二极管的体偏置对仿真电阻的影响，从而能提高模型精度。

本发明实施例还能得到体效应的几何效应参数，消除体效应的几何效应，从而能进一步提高模型精度。

本发明实施例中，公式(7)和(8)中和体偏置相关的参数即evs1和evs2避免了0V体偏置对应的参数即ec1和ec2的影响，模型的提取更加方便快捷。

另外，尺寸参数efacts1和efacts2的引入有效地解决了不同体偏下的尺寸效应。当efacts1(efacts2)>0时，(L+W)/(L*W)→0，(((L+W)/(L*W))**efacts1(efacts2)+1)→1，尺寸效应具有很好的灵敏性。当efacts1(efacts2)＝0时，尺寸效应将关闭。

如图7A所示，是本发明实施例扩散电阻的建模方法对第一种尺寸的扩散电阻进行仿真形成的仿真曲线和测试曲线的比较图；图7A中，横坐标Vrs表示上面描述的第一电压差v1；纵坐标Rs表示扩散电阻的电阻值；曲线301a、301b、301c、301d、301e和301f对应的第三电极电压即体偏压分别为0V、1V、2V、3V、4V和5V时对应的仿真电阻曲线；和曲线301a、301b、301c、301d、301e和301f重合较好的各条虚线为对应的测量电阻曲线。

如图7B所示，是本发明实施例扩散电阻的建模方法对第二种尺寸的扩散电阻进行仿真形成的仿真曲线和测试曲线的比较图。图7B中，横坐标Vrs表示上面描述的第一电压差v1；纵坐标Rs表示扩散电阻的电阻值；曲线302a、302b、302c、302d、302e和302f对应的第三电极电压即体偏压分别为0V、1V、2V、3V、4V和5V时对应的仿真电阻曲线；和曲线302a、302b、302c、302d、302e和302f重合较好的各条虚线为对应的测量电阻曲线。

由图7A和图7B所示可知，本发明实施例对各种尺寸的所述扩散电阻的仿真结果都能和测量结果很好的符合。

图7A和图7B中，仿真电阻曲线的斜率(slope)由系数ec1和ec2确定，仿真电阻曲线之间的间距即体效应由系数evs1和evs2,efacts1和efacts2一起确定，这使得，仿真电阻曲线的斜率和体效应之间独立调节并实现平衡，最后会提高仿真精度。

图7A中仅显示曲线301f和301a之间具有154.1欧姆的差值，图7B中仅显示曲线302f和302a之间具有350.9欧姆的差值，可以看出，图7A和图7B分别能反映的体偏压对扩散电阻产生的影响。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种扩散电阻的建模方法，其特征在于，扩散电阻包括：

第一导电类型掺杂的第一掺杂区，所述第一掺杂区形成于第二导电类型掺杂的半导体衬底中；

所述第一掺杂区的第一侧表面形成有第一接触区并通过所述第一接触区连接到第一电极；

所述第一掺杂区的第二侧表面形成有第二接触区并通过所述第二接触区连接到第二电极；

所述半导体衬底的表面形成有第三接触区并通过所述第三接触区连接到第三电极；

所述第一掺杂区和所述半导体衬底之间存在寄生体二极管，第三电极电压会形成体效应；

建模过程包括：

步骤一、进行体效应系数提取，包括如下分步骤：

步骤11、提供一个用于测试的所述扩散电阻；

步骤12、在所述第三电极上加第一电压并对所述扩散电阻的所述第一电极和所述第二电极之间的电阻进行测量得到第一测量电阻，在多个所述第一电压下测量得到多个所述第一测量电阻；

步骤13、形成由第二电压差和所述第一测量电阻组成的第一曲线，通过所述第一曲线提取出所述体效应系数；所述第二电压差取所述第三电极和所述第一电极之间的电压差的绝对值以及所述第三电极和所述第二电极之间的电压差的绝对值中较小的一个；

步骤二、进行体效应的几何效应参数的提取，包括如下分步骤：

步骤21、提供一系列不同尺寸的所述扩散电阻，各所述扩散电阻的长度和宽度不同但是厚度都相同；

步骤22、采用和步骤12相同的方法得到各所述扩散电阻在各所述第一电压下对应的所述第一测量电阻；

步骤23、取各所述扩散电阻在所述第二电压差为第一值和0V时所述第一测量电阻的差值并作为第一测量电阻差；

步骤24、形成所述第一测量电阻差和第三尺寸拟合成的第二曲线；所述第三尺寸为所述扩散电阻的长度和宽度的和除以长度和宽度的积；

步骤25、通过所述第二曲线提取出所述体效应的几何效应参数。

2.如权利要求1所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：所述体效应系数包括一阶体效应系数和二阶体效应系数。

3.如权利要求2所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：在各次电阻测量中，所述第一电极和所述第二电极之间的电压差保持不变，且所述第一电极的电压保持相等，所述第二电极的电压保持相等。

4.如权利要求3所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：步骤25中，所述体效应的几何效应参数包括一阶体效应系数的几何效应参数一和二阶体效应系数的几何效应参数二。

5.如权利要求3所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：步骤11中采用的所述扩散电阻选用步骤21中尺寸最大的所述扩散电阻。

6.如权利要求3所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：所述第一电极的电压或所述第二电极的电压会对所述扩散电阻形成电压效应；所述建模过程还包括：

步骤三、进行电压效应系数提取，包括如下分步骤：

步骤31、提供一个用于测试的所述扩散电阻；

步骤32、将所述第三电极接地；将所述第一电极和所述第二电极中的一个接地另一个接第二电压并对所述扩散电阻的电阻进行测量得到第二测量电阻，在多个所述第二电压下测量得到多个所述第二测量电阻；

步骤33、形成由所述第二电压和所述第二测量电阻组成的第三曲线，通过所述第三曲线提取出所述电压效应系数。

7.如权利要求6所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：所述电压效应系数包括一阶电压效应系数和二阶电压效应系数。

8.如权利要求7所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：所述建模过程还包括：

步骤四、进行电压效应的几何效应参数的提取，包括如下分步骤：

步骤41、提供一系列不同尺寸的所述扩散电阻，各所述扩散电阻的长度和宽度不同但是厚度都相同；

步骤42、采用和步骤32相同的方法得到各所述扩散电阻在各所述第二电压下对应的所述第二测量电阻；

步骤43、取各所述扩散电阻在所述第二电压为第二值和0V时所述第二测量电阻的差值并作为第二测量电阻差；

步骤44、形成所述第二测量电阻差和所述扩散电阻的长度拟合成的第四曲线；

步骤45、通过所述第四曲线提取出所述电压效应的几何效应参数。

9.如权利要求8所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：步骤45中，所述电压效应的几何效应参数包括一阶电压效应系数的几何效应参数三和二阶电压效应系数的几何效应参数四。

10.如权利要求9所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：所述几何效应参数四为所述几何效应参数三的2倍。

11.如权利要求10所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：所述建模过程还包括：

形成所述扩散电阻的仿真模型，所述仿真模型包括：第一接触端仿真电阻，主体仿真电阻，第二接触端仿真电阻。

12.如权利要求11所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：所述第一接触端仿真电阻采用如下公式得到：

rend1＝(rend0)*(1.0e-6/W)*(1.0+ec1*v1/(L**elfact)+ec2*v1*v1/(L**(2*elfact)))*(1.0+evs1*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts1+1.0)+evs2*v2*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts2+1.0))；

其中，rend1表示所述第一接触端仿真电阻，rend0为所述第一接触区的零偏压单位宽度电阻参数，L表示所述扩散电阻的长度，W表示所述扩散电阻的宽度；ec1表示一阶电压效应系数，ec2表示二阶电压效应系数，elfact表示所述几何效应参数三，evs1表示一阶体电压效应系数，evs2表示二阶体效应系数，efacts1表示所述几何效应参数一，efacts2表示所述几何效应参数二；v1表示所述第一电极和所述第二电极之间的第一电压差，v2表示第二电压差；

所述主体仿真电阻采用如下公式得到：

r＝(rsh)*(L/W)*(1.0+ec1*v1/(L**elfact)+ec2*v1*v1/(L**(2*elfact)))*(1.0+evs1*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts1+1.0)+evs2*v2*v2*(((L+W)/(L*W))**efacts2+1.0))；

其中，r表示所述主体仿真电阻，rsh表示所述第一掺杂区的零偏压方块电阻参数。

13.如权利要求12所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：

所述第二接触区和所述第一接触区对称，所述第二接触端仿真电阻等于所述第一接触端仿真电阻。

14.如权利要求1所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：所述半导体衬底包括硅衬底或者形成于所述硅衬底上的阱区或外延层，所述第一掺杂区包括扩散区或阱区；

所述第一接触区和所述第二接触区都为第一导电类型重掺杂；

所述第三接触区为第二导电类型重掺杂。

15.如权利要求8所述的扩散电阻的建模方法，其特征在于：所述扩散电阻的建模方法的工艺顺序包括：按照步骤三、步骤四、步骤一和步骤二的先后顺序依次进行；

或者，所述扩散电阻的建模方法的工艺顺序包括：按照步骤一、步骤二、步骤三和步骤四的先后顺序依次进行。

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