【手続補正書】
【提出日】平成15年11月27日(2003.11.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】ヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルの作成方法および回路のシミュレータ
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルの作成方法において、
ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース電流を、ベース電流中の電子注入電流Ｉｂｎを表わす第１のダイオードモデルと、ベース電流中のホール注入電流Ｉｂｐを表わす第２のダイオードモデルとを含むダイオードモデルで表わすことにより得られるヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルを準備するステップを備え、
前記第２のダイオードモデルは以下の式で定義され、
Ｉｂｐ＝Ｃ・Ｉｂｎ・ｅｘｐ［−ΔＥ／ｋ（Ｔａ＋Ｒｔｈ・Ｉｃ・Ｖｃｅ）］
ただし、Ｉｂｎ：ベース電流中の電子注入電流
Ｉｂｐ：ベース電流中のホール注入電流
Ｔａ：周囲温度
Ｉｃ：コレクタ電流
Ｖｃｅ：エミッタ・コレクタ電圧
Ｃ，ΔＥ，Ｒｔｈ：フィッティングパラメータ
ｋ：ボルツマン定数
前記等価回路モデル内のパラメータをフィッティングにより定めるフィッティングステップをさらに備える、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルの作成方法。
【請求項２】
前記ヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルが、ガンメルプーンモデルをベースにし、前記ガンメルプーンモデルに前記３つのフィッティングパラメータＣ，ΔＥ，及びＲｔｈを導入したヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルに相当する、請求項１記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルの作成方法。
【請求項３】
前記フィッティングステップは、
前記等価回路モデルの各フィッティングパラメータに初期値を設定するステップと、
前記各フィッティングパラメータに与えられた値に従って前記等価回路モデルの回路シミュレーションを行なって、前記等価回路モデルの特性値を計算するシミュレーションステップと、
前記回路シミュレーションにより得られた特性値と、予め準備された、実測されたＨＢＴの特性値との相違を表わす予め定める尺度を計算するステップと、
前記尺度が予め定める条件を満たすまで、各フィッティングパラメータに与えられた値を変化させながら前記シミュレーションステップと前記尺度を計算するステップとを繰返し行なうステップと、
前記繰返し行なうステップの終了時に得られたフィッティングパラメータの値の組を、前記等価回路モデルに適用することにより、前記ヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルを作成するステップとを含む、請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルの作成方法。
【請求項４】
前記初期値を設定するステップにおいて、前記パラメータＣに対して、Ｃ＝β０（Ｎｅ／Ｐｂ）（ｖｎｂ／ｖｐｅ）
ただし、Ｎｅ：エミッタ中のドーピングレベル
Ｐｂ：ベース中のドーピングレベル
ｖｎｂ：ベース中の電子の平均速度
ｖｐｅ：エミッタ中のホールの平均速度
β０：ベース輸送効率によるエミッタ接地電流利得なる式を適用することにより得られる値が初期値として設定される、請求項１に記載のヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルの作成方法。
【請求項５】
ヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルを用いる回路シミュレータにおいて、
前記等価回路は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース電流を、
ベース電流中の電子注入電流Ｉｂｎを表わす第１のダイオードモデルと、
ベース電流中のホール注入電流Ｉｂｐを表わす第２のダイオードモデルとを含むダイオードモデルで表わすことにより得られる等価回路モデルであり、
前記第２のダイオードモデルは、
Ｉｂｐ＝Ｃ・Ｉｂｎ・ｅｘｐ［−ΔＥ／ｋ（Ｔａ＋Ｒｔｈ・Ｉｃ・Ｖｃｅ）］
ただし、Ｉｂｎ：ベース電流中の電子注入電流
Ｉｂｐ：ベース電流中のホール注入電流
Ｔａ：周囲温度Ｉｃ：コレクタ電流
Ｖｃｅ：エミッタ・コレクタ電圧
Ｃ，ΔＥ，Ｒｔｈ：フィッティングパラメータ
ｋ：ボルツマン定数
という前記ホール注入電流Ｉｂｐの式で表されることを特徴とする、回路シミュレータ。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体デバイスの等価回路モデルの作成方法に関し、特に自己発熱効果を取り入れたヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下「ＨＢＴ」という。）の等価回路モデルの作成方法およびＨＢＴを含む回路のシミュレータに関する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
請求項２に記載の発明の目的は、請求項１に記載の発明の目的に加え、ＨＢＴの等価回路モデルが、ガンメルプーンモデルをベースにし、これにフィッティングパラメータを導入することによる、ＨＢＴの等価回路モデルの作成方法を提供することである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項３に記載の発明の目的は、ＨＢＴのベース電流を、ベース電流中の電子注入電流を表わすダイオードモデルと、ベース電流中のホール注入電流を表わすダイオードモデルとを含むダイオードモデルで表わすＨＢＴの等価回路モデルの作成方法を提供することにある。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
請求項４に記載の発明の目的は、請求項１に記載の発明の目的に加え、ＨＢＴのベース電流を、ベース電流中の電子注入電流を表わすダイオードモデルと、ベース電流中のホール注入電流を表わすダイオードモデルとを含むダイオードモデルで表わすＨＢＴの等価回路モデルを、短時間で作成することのできるＨＢＴの等価回路モデルの作成方法を提供することにある。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
請求項５に記載の発明の目的は、自己発熱効果を含めたＨＢＴの特性を精度よくシミュレーションすることのできる回路シミュレータを提供することにある。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明に係るＨＢＴの等価回路モデルの作成方法は、ＨＢＴのベース電流を、ベース電流中の電子注入電流Ｉｂｎを表わす第１のダイオードモデルと、ベース電流中のホール注入電流Ｉｂｐを表わす第２のダイオードモデルとを含むダイオードモデルで表わすことにより得られるＨＢＴの等価回路モデルを準備するステップを含む。前記第２のダイオードモデルは以下の式で定義される。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
請求項１に記載の発明によれば、ＨＢＴのベース電流を、ベース電流中の電子注入電流Ｉｂｎを表わす第１のダイオードモデルと、ベース電流中のホール注入電流Ｉｂｐを表わす第２のダイオードモデルとを含むダイオードモデルで表わすことにより得られるＨＢＴの等価回路モデルが準備される。第２のダイオードモデルは所定の式で定義され、等価回路モデル内のパラメータがフィッティングにより定められる。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
請求項２に記載の発明に係るＨＢＴの等価回路モデルの作成方法は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記ヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルが、ガンメルプーンモデルをベースにし、前記ガンメルプーンモデルに前記３つのフィッティングパラメータＣ，ΔＥ，及びＲｔｈを導入したヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルに相当する。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
請求項３に記載の発明に係るＨＢＴの等価回路モデルの作成方法は、請求項１に記載の発明の構成に加えて、前記フィッティングステップは、前記等価回路モデルの各フィッティングパラメータに初期値を設定するステップと、前記各フィッティングパラメータに与えられた値に従って前記等価回路モデルの回路シミュレーションを行なって、前記等価回路モデルの特性値を計算するシミュレーションステップと、前記回路シミュレーションにより得られた特性値と、予め準備された、実測されたＨＢＴの特性値との相違を表わす予め定める尺度を計算するステップと、前記尺度が予め定める条件を満たすまで、各フィッティングパラメータに与えられた値を変化させながら前記シミュレーションステップと前記尺度を計算するステップとを繰返し行なうステップと、前記繰返し行なうステップの終了時に得られたフィッティングパラメータの値の組を、前記一般的な等価回路モデルに適用することにより、前記ＨＢＴの等価回路モデルを作成するステップとを含む。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
請求項３に記載の発明によれば、初期値を設定するステップで、等価回路モデルの各フィッティングパラメータに初期値を設定し、シミュレーションステップで、各フィッティングパラメータに与えられた値に従って等価回路モデルの回路シミュレーションを行なって、等価回路モデルの特性値を計算する。尺度を計算するステップにおいては、回路シミュレーションにより得られた特性値と予め準備された、実測されたＨＢＴの特性値との相違を表わす予め定める尺度を計算する。この尺度が予め定める条件を満たすまで、各フィッティングパラメータに与えられた値を変化させながらシミュレーションステップと前記尺度を計算するステップとが繰返し実行される。繰返し行なうステップの終了時に得られたフィッティングパラメータの値の組が、一般的な等価回路モデルに適用されることにより、ＨＢＴの等価回路モデルが作成される。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
こうして計算された特性値と実測された特性値とからフィッティングされたパラメータの値が、一般的な等価回路に適用されてあるＨＢＴの等価回路モデルが作成される。このためＨＢＴのベース電流をベース電流中の電子注入電流を表わすダイオードモデルと、ベース電流中のホール注入電流を表わすダイオードモデルとを含むダイオードモデルで表わすＨＢＴの一般的な等価回路モデルから特定のＨＢＴに適合したＨＢＴの等価回路モデルを作成することができる。


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、前記初期値を設定するステップにおいて、前記パラメータＣに対して、Ｃ＝β０（Ｎｅ／Ｐｂ）（ｖｎｂ／ｖｐｅ）
ただし、Ｎｅ：エミッタ中のドーピングレベルＰｂ：ベース中のドーピングレベルｖｎｂ：ベース中の電子の平均速度ｖｐｅ：エミッタ中のホールの平均速度β０：ベース輸送効率によるエミッタ接地電流利得なる式を適用することにより得られる値が初期値として設定されることを特徴とする。


【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
請求項４に記載の発明によれば、初期値を設定するステップは、パラメータＣに対して、上式を適用することにより得られる値を初期値として設定する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
したがってＨＢＴのメカニズムに密着し、明確な物理的意味を持ち、かつその値が既に知られているか、少なくともオーダー程度は知られているパラメータから算出されたフィッティングパラメータＣの値が初期値として与えられる。このため繰返しステップは実測された特性値に近い特性値を初期値として開始される。この結果尺度が予め定める条件を満たすまで、繰返し回数が少なくなり、短時間でＨＢＴの等価回路モデルを作成することができる。また正しい収束値ではない局所的な収束値に収束する恐れも少なくなる。


【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
請求項５に記載の発明は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタの等価回路モデルを用いる回路シミュレータにおいて、前記等価回路は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタのベース電流を、ベース電流中の電子注入電流Ｉｂｎを表わす第１のダイオードモデルと、ベース電流中のホール注入電流Ｉｂｐを表わす第２のダイオードモデルとを含むダイオードモデルで表わすことにより得られる等価回路モデルである。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
前記第２のダイオードモデルは、
Ｉｂｐ＝Ｃ・Ｉｂｎ・ｅｘｐ［−ΔＥ／ｋ（Ｔａ＋Ｒｔｈ・Ｉｃ・Ｖｃｅ）］
ただし、
Ｉｂｎ：ベース電流中の電子注入電流
Ｉｂｐ：ベース電流中のホール注入電流
Ｔａ：周囲温度Ｉｃ：コレクタ電流
Ｖｃｅ：エミッタ・コレクタ電圧
Ｃ，ΔＥ，Ｒｔｈ：フィッティングパラメータ
ｋ：ボルツマン定数、という前記ホール注入電流Ｉｂｐの式で表される。


【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
請求項５に記載の発明によれば、ＨＢＴのベース電流を、ベース電流中の電子注入電流Ｉｂｎを表わす第１のダイオードモデルと、ベース電流中のホール注入電流Ｉｂｐを表わす第２のダイオードモデルとを含むダイオードモデルで表わすことにより得られるＨＢＴの等価回路モデルが準備される。第２のダイオードモデルは自己発熱を精度よく、かつ少ないパラメータしか用いない所定の式で定義される。等価回路モデル内のパラメータがフィッティングにより定められ、ＨＢＴの等価回路が作成される。さらに、シミュレーション対象の回路の等価回路は回路シミュレータを用いてシミュレーションされる。


【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
ベース電流中の電子注入電流Ｉｂｎを表わす第１のダイオードモデルと、ベース電流中のホール注入電流Ｉｂｐを表わす第２のダイオードモデルとを含むダイオードモデルで表わすことにより得られるＨＢＴの等価回路モデルでは、自己発熱の影響がより精度よく表わされ、かつ少ないパラメータしか必要としない。パラメータは効率よく抽出でき、そのパラメータを用いて作成された等価回路を含む回路が回路シミュレータでシミュレーションされる。このため自己発熱効果を取り入れたＨＢＴを含む回路の特性を精度よくシミュレーションすることができる。


【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】削除
【補正の内容】