[发明专利]一种基于MIT高电子迁移率晶体管模型的闪烁噪声模型建立方法及其应用

说明书

本发明公开了一种基于MIT高电子迁移率晶体管模型的闪烁噪声模型建立方法及其应用。该方法包括：测量晶体管的必要物理参数和直流IV特性曲线，用MIT模型拟合直流IV特性曲线，得到漏极电流，漏极电荷密度和源极电荷密度的表达式；接着对原有闪烁噪声模型进行一系列推导和化简，再引入MIT模型所特有的距离与电荷密度的表达式，使得原有的闪烁噪声模型可以被MIT模型中漏极电流，漏极电荷密度，源极电荷密度，一些基本物理参数和一些拟合参数所表示；最后说明书使用一些测量数据来验证了该建模方法的有效性。本方法填补了已被工业化应用的MIT模型没有对应的闪烁噪声模型的空白，扩大了MIT模型的应用范围，提升了闪烁噪声模型工业化建模的效率。

技术领域

本发明涉及一种基于MIT高电子迁移率晶体管模型的闪烁噪声模型建立方法及其应用。

背景技术

半导体工业的蓬勃发展这催生了大量的半导体器件的建模需求，相比于传统的经验模型，物理模型由于能够反映器件真实的物理特性而越来越受到工业界的重视，比如最近已经成为工业标准的基于电荷建模的MIT高电子迁移率晶体管模型，它具有建模准确、易于调节、物理意义坚实、建模时所需实测数据少等显著优势。同时，在半导体器件的各项性能指标中，闪烁噪声是一项极其重要的参数，它的准确建模与否关系到放大器或者接收器等器件的设计成败。

然而，目前MIT模型下并没有相应的闪烁噪声模型，即对于一个已经用MIT方法建模完成的晶体管，若欲继续建模其闪烁噪声表现，则需要重新繁琐复杂的数据测量并进行大量优化拟合，这阻碍了MIT模型在工业应用上的全面性，也降低了工业中生产的效率。

发明内容

本发明针对MIT高电子迁移率晶体管模型缺乏相对应的闪烁噪声模型这一情况，开发出一种适用于MIT模型的闪烁噪声模型。该模型建立于MIT模型的基础之上，是MIT模型的有效拓展。它继承了MIT模型以电荷为建模核心的思想，通过引入MIT模型中位置与电荷密度的近似，消除了闪烁噪声模型中与MIT模型不相兼容的物理量，将其演化为基于电荷建模的，方便调节的，适合MIT模型的闪烁噪声模型。

本发明采用的技术方案是：一种基于MIT高电子迁移率晶体管模型的闪烁噪声模型建立方法，所述闪烁噪声模型建立基于电荷建模的MIT高电子迁移率晶体管模型。

按照以下步骤进行：

1）使用MIT模型对某晶体管的直流IV图像进行拟合，得到MIT模型下的漏极电流，漏极电荷密度，源极电荷密度的具体表达式，并将其表达式代入所提出的闪烁噪声模型中得到该晶体管的闪烁噪声模型；

2）使用MIT模型中的距离与电荷密度的关系式对半导体器件中闪烁噪声模型推导和化简；

3）使用该改良闪烁噪声模型对半导体器件中的闪烁噪声进行建模，并得出一系列相关的仿真结果，器件的归一化的电流噪声功率谱密度与其工作频率，栅极电压之间的关系，器件的电压功率谱密度与栅极电压之间的关系。

所述闪烁噪声模型为：

基于电荷的，适用于MIT模型的闪烁噪声功率谱密度

式中：是频率的函数，均为栅源电压和漏源电压的函数；

其中可调节的拟合参数，为漏极的电荷密度，为源极的电荷密度，为陷阱密度，为载流子迁移率，为晶体管器件长度，为一个调节该功率谱密度与频率相关性的物理量，代表了电子隧穿到陷阱的概率，为漏极电流。

所述闪烁噪声模型为：

式中：为电流闪烁噪声的功率谱密度，为跨导，为电压闪烁噪声的功率谱密度。

所述闪烁噪声模型用于半导体器件测试之中，用于评价半导体器件的性能。