[发明专利]基于经验公式的半导体器件的建立解析模型的方法

说明书

本发明的实施例包括一种基于非线性电容经验公式和电流源经验公式的半导体器件的建立解析模型的方法，包括以下步骤：测量一组所述半导体器件在不同环境温度和不同静态偏置的组合下的散射参数；确定一组外部寄生参数；建立所述半导体器件的一个小信号等效电路模型；基于所述确定的外部寄生参数，从所述的一组散射参数中去嵌掉所述外部寄生参数，以获得一组所述半导体器件的所述小信号等效电路模型的内部参数；用所述非线性电容经验公式建立一个非线性电容模型；用所述电流源经验公式建立一个电流源模型；以及用所述一组内部参数、所述非线性电容模型、所述电流源模型建立所述半导体器件的一个大信号等效模型。

技术领域

本发明涉及一种基于非线性电容经验公式和电流源经验公式的半导体器件的建立解析模型的方法。

背景技术

随着宽禁带半导体技术的发展及其成本的持续下降，氮化镓基等高电子迁移率场效应管在现代射频电路中扮演越来越重要的角色。其高功率，高频率特性不仅能够显著提升微波电路和系统的性能，而且可以实现模块的高度集成和小型化。然而，高功率特性还引入了严重的记忆效应如电荷陷阱效应，电热效应等，并且这些效应对沟道电流造成不可忽略的影响。

发明内容

由于高功率特性还引入了严重的记忆效应如电荷陷阱效应，电热效应等，并且这些效应对沟道电流造成不可忽略的影响。因此对这些记忆效应进行有效的建模对于计算机辅助电路设计来说至关重要。

随着工艺的不断变化和升级，传统的经验集约模型如Angelov FET的参数和复杂度也大幅度增加，然而很多时候，模型的复杂性并不能够显著提高模型的精度，并且容易造成参数提取过拟合，导致非物理的仿真结果。对于高功率晶体管，热和陷阱效应耦合在一起，传统的经验集约模型并不能在建模过程中把这两种效应区分开，因此需要花费大量的时间在模型调试上，因此亟需开发能够对不同工艺，多种记忆效应进行稳健，精确，而又相对简单的集约型晶体管建模方法。

基于此，有必要针对现有的技术存在的问题，提供一种新的经验集约型建模方法，该方法能够适应于各种不同工艺下的半导体器件，如Schottky二极管，PN二极管，场效应管和金属氧化物半导体(MOS)晶体管等，并且能够对各种不同的记忆效应如陷阱和电热进行有效建模。

本发明的一个基础实施例为一种基于非线性电容经验公式和电流源经验公式的半导体器件的建立解析模型的方法，包括以下步骤：测量一组所述半导体器件在不同环境温度和不同静态偏置的组合下的散射参数；确定一组外部寄生参数；建立所述半导体器件的一个小信号等效电路模型；基于所述确定的外部寄生参数，从所述的一组散射参数中去嵌掉所述外部寄生参数，以获得一组所述半导体器件的所述小信号等效电路模型的内部参数；用所述非线性电容经验公式建立一个非线性电容模型；用所述电流源经验公式建立一个电流源模型；以及用所述一组内部参数、所述非线性电容模型、所述电流源模型建立所述半导体器件的一个大信号等效模型。

本发明的其他实施例可进一步包括：(a)从所述的一组散射参数中获得电容电压关系；(b)测量电流电压关系。

在一些实施例中，其中建立所述非线性电容模型包括以下步骤：(a)用所述非线性电容经验公式拟合所述电容电压关系；以及(b)用泰勒展开来建立反映至少一种漂移效应的所述非线性电容模型，其中所述漂移效应包括电热效应、栅极电荷陷阱效应、漏极电荷陷阱效应、紫外光照效应、柔性弯曲效应中的至少一种。

本发明的其他实施例中，其中所述的电容电压关系是在不同温度下确定的，以及所述至少一种漂移效应包括所述电热效应。

在一些实施例中，其中建立所述电流源模型包括以下步骤：(a)用所述电流源经验公式拟合所述电流电压关系；以及(b)用泰勒展开来建立反映至少一种漂移效应的所述电流源模型，其中所述漂移效应包括电热效应、栅极电荷陷阱效应、漏极电荷陷阱效应、紫外光照效应、柔性弯曲效应中的至少一种。