[发明专利]PN结变容管及其品质因数的提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路中的半导体器件，尤其涉及一种PN结变容管。本发明还涉及一种上述PN结变容管的品质因数的提取方法。

背景技术

PN结变容管是现代半导体集成电路中所采用的器件之一。特别在射频集成电路的设计中，该器件有广泛的应用。所以，PN结变容管常被分类为射频器件。有关射频器件的重要的射频参数之一是品质因数。射频器件的品质因数定义为：器件的总储能与其耗能之比。因此，品质因数不仅是评价射频器件性能的重要参数，而且还是射频器件建模中重要的拟合指标。然而，如图1所示是现有PN结变容管的结构示意图，其包括衬底、衬底表面通过注入N型离子形成的一个N阱、所述N阱表面通过注入P型离子形成的一个P+区，即常规的PN结变容管物理结构为P+/N阱，在此常规的物理结构中，PN结由重掺杂P型区P+和N阱所构成。由于PN结变容管在射频集成电路中常工作于反偏压状态，所以在器件的两端口中，P+端口常接地，而N阱端口常接正向电压，PN结变容管的品质因数可通过N阱端口的射频参数来定义。然而，常规的物理结构中，N阱常常与P型衬底形成寄生的PN结，其造成的反向漏电严重影响了在N阱端口的射频参数的测试精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种PN结变容管，它可以方便的测量品质因数，且有效提高测量的品质因数的精度。为此，本发明还要提供一种上述PN结变容管的品质因数的提取方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种PN结变容管，包括P衬底、P衬底表面通过注入N型离子形成的一个N型深阱、N型深阱表面通过注入P型离子形成的一个P阱、及P阱表面通过注入N型离子形成的一个N+区。

本发明还提供了一种基于上述PN结变容管结构的品质因数的提取方法，包括以下步骤：

(1)在PN结变容管的N+端加入偏压；

(2)测量PN结变容管的N+端的射频导纳Y参数；

(3)计算所述PN结变容管的品质因数，其计算公式为：

Q=Im(Y)Re(Y)]]>

其中，Q为所述PN结变容管的品质因数，Im()为取复数虚部的函数，Re()为取复数实部的函数，Y表示步骤(2)所得的N+端的射频导纳Y参数。

因为本发明将常规PN结变容管物理结构(P+/N阱)改为N+/P阱结构，同时，加入一个新设计的N型深阱结构。这样，变容管的偏压可从N+端加入，但器件的品质因数仍可从无漏电的N+端加以提取，由此，可以有效提高PN结变容管的品质因数提取的精度和效率。

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说明。

图1是现有PN结变容管的结构示意图；

图2是本发明的PN结变容管的结构示意图。

具体实施方式

本发明的设计思路是将常规PN结变容管物理结构(P+/N阱)改为N+/P阱结构，同时，加入一个新设计的N型深阱结构。这样，变容管的偏压可从N+端加入，但器件的品质因数仍可从无漏电的N+端加以提取。这种方法，可以有效提高PN结变容管的品质因数提取的精度和效率。

如图2是本发明所示的一种PN结变容管，包括：P衬底、P衬底表面通过注入N型离子形成的一个N型深阱、N型深阱表面通过注入P型离子形成的一个P阱、及P阱表面通过注入N型离子形成的一个N+区。

上述结构的PN结变容管其品质因数的提取方法具体包括以下几个步骤：

(1)在所述PN结变容管的N+端加入偏压，偏压值的范围在0到VDD(电路实际的最高工作电压)之间。

(2)测量PN结变容管的N+端的射频导纳Y参数。

(3)计算所述PN结变容管的品质因数，其计算公式为：