[发明专利]一种肖特基二极管的电学特性曲线拟合优化方法

说明书

本发明公开了一种肖特基二极管的电学特性曲线拟合优化方法，使用相关系数法与TIC法相结合的方式进行拟合，相关系数法是对两条曲线的趋势一致性进行拟合，TIC法是对两条曲线进行精度进行拟合。与传统的MSE方法相比，此方法可以快速便捷解决特性曲线MSE不在一个数量级导致难以优化的问题，有效节约了仿真时间，提高了器件电学模型优化效率。

技术领域

本发明涉及一种肖特基二极管的电学模型优化方法。

背景技术

肖特基二极管是以贵金属(金、银、铝、铂等)A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的肖特基势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。肖特基二极管由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度，故其正向导通电阻和正向压降都比PN结二极管低。肖特基二极管的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，不同于PN结二极管的反向恢复时间，故开关速度非常快，开关损耗也特别小，尤其适合于不间断电源、高频开关式电源和直流-直流转换器，以及作为续流二极管和极性保护二极管使用。

肖特基二极管的工艺结构通常以Al为金属电极的阳极和N型Si的外延层形成肖特基接触，同时加入了场板和P+保护环来提高器件的反向耐压。该类器件的典型开启电压仅有0.6V左右，因此，该器件特别适用于低压高频的整流电路中。肖特基二极管相对于快恢复整流二极管有更快的开关速度，但是肖特基二极管在耐压性方面低于快恢复整流二极管，因此研究肖特基二极管电学特性是必不可少的。

肖特基二极管电学特性曲线一般分为两条：1、正向压降曲线。2、反向漏电流曲线。通常电学曲线是通过实验所得，此外仿真也是一种取得电学特性曲线有效的手段。仿真可以获得器件内部的电流密度、电场等电参数微观分布信息，且便于调整器件内部尺寸、掺杂的参数从而对器件进行工艺设计，因此成为一种器件研究的重要手段。但是仿真的核心需要精确的模型，为了让建立的更准确的模型，在实际建模过程中需要与实验数据进行优化。传统的仿真模型优化方法是使用MSE方法进行优化，这种方法也称为均方误差法。然而，MSE方法有不足之处，该方法优化不适合于两条曲线数量级相差较大的拟合，会带来优化模型的不准确。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术，提出一种肖特基二极管的电学特性曲线拟合优化方法，解决传统MSE方法的特性曲线不在一个数量级导致难以优化的问题。

技术方案：一种肖特基二极管的电学特性曲线拟合优化方法，包括：

步骤1：根据待测器件的结构图及工艺参数，利用TCAD软件进行器件结构建模；

步骤2：在结构模型的基础上添加物理模型，包括载流子产生-复合模型、迁移率模型和载流子统计模型；

步骤3：进行器件电学特性仿真，获得器件的正向压降曲线和反向漏电流曲线；

步骤4：基于相关系数法进行电学参数优化，具体包括：对仿真得到的正向压降曲线以及器件实验得到的正向曲线按照等间距取点，然后按照相关系数法计算得到正向压降曲线的相关系数；对仿真得到的反向漏电流曲线以及器件实验得到的反向漏电流曲线按照等间距取点，然后按照相关系数法计算得到反向漏电流曲线的相关系数；若正向压降曲线的相关系数与反向漏电流曲线的相关系数的和值小于1.7，则使用TCAD软件中的GeneticAlgorithm迭代算法优化器对器件进行参数进行优化；

步骤5：对完成基于相关系数法进行电学参数优化后的器件再次进行器件电学特性仿真，获取器件新的正向压降曲线和反向漏电流曲线；