GaN2DEG电阻模型精确提取方法、电子设备与流程

    技术2024-11-14  52


    本申请属于电路设计,尤其一种gan 2deg电阻模型精确提取方法、电子设备。


    背景技术:

    1、氮化镓(gan)高电子迁移率晶体管(hemt)系采用异质结宽禁带半导体材料的场效应晶体管,其显著特性包括高频率、高功率及高效率,因而广泛应用于通信、雷达系统、功率电子等多个领域。高密度二维电子气(2deg)的累积归因于异质结处形成的深尖峰状量子阱,该结构内的导带偏移及压电、自发极化的不连续性均显著。此2deg结构作为hemt的关键组成部分,已被设计者们独立用作电阻,直接融入电路设计之中。对其工作原理的深入理解与电学特性的精确模拟至关重要。

    2、在表面势基asm-hemt模型中,接入区域电阻rd和rs模型能够准确地表征gan2deg的电学特性。该电阻模型具有温度、尺寸及偏压的可缩放性。然而,该模型参数的提取方法仍面临诸多挑战。目前,模型工程师们主要采用dc-iv或射频s参数两种方式以提取电阻模型。dc方法涉及测量gan hemts在不同几何尺寸和温度下的输出特性曲线idvd(ids与vds的关系,vgs作为次要扫描变量),进而从线性区和饱和区提取rd和rs的相关模型参数。射频方法则通过构建晶体管的射频等效拓扑结构,并测量多几何尺寸、多温度条件下的两端口s参数,最终解析提取rd和rs的模型参数。

    3、值得注意的是,电阻rd和rs并非影响输出电流ids的唯一因素,还包括迁移率、饱和速度及阈值电压等其他参数。因此,在采用dc方法提取rd和rs时,需预先确定其他影响输出电流的模型参数,这无疑增加了参数提取的难度,且实施上较为困难。故dc方法在提取寄生电阻时存在困难,且仅能大致提取寄生电阻模型参数。对于射频方法而言,拓扑结构等效法忽略了晶体管内部效应,且射频s参数基于线性假设,因此该方法具有局限性。此外,拓扑结构等效法难以精确捕捉温度变化对寄生电阻的影响,对于微小尺寸器件的寄生电阻亦难以准确提取。

    4、综上所述,无论是单独采用dc或射频方法,还是综合两者,均难以有效、精确地提取gan接入区的2deg电阻模型。


    技术实现思路

    1、本申请提供的方案如下:

    2、一种gan 2deg电阻模型精确提取方法,其包括:

    3、设置gan基hemt(高电子迁移率晶体管)器件的工艺参数和模型参数,得到所述gan基2deg器件的完整模型描述;

    4、基于所述gan基2deg器件的完整模型描述,提取所述gan基hemt(高电子迁移率晶体管)器件中2deg电阻的相关模型参数。

    5、可选地,还包括:对gan 2deg电阻tlm测试结构进行流片处理,得到gan基2deg器件。

    6、可选地,还包括:获取设计的gan 2deg的tlm测试结构。

    7、可选地,所述获取设计的gan 2deg的tlm测试结构包括:多宽度w(width)和/或多间距s(space)的gan 2deg的tlm测试结构。

    8、可选地,所述宽度的维度和间距维度均最少需要3个尺寸。

    9、可选地,所述gan 2deg的测试结构基于tlm方法设计。

    10、可选地,还包括:对所述gan基2deg器件进行测试得到gan 2deg的tlm测试结构在不同温度下的iv特性曲线;

    11、可选地,基于在片测试,对所述gan基2deg器件进行测试得到gan 2deg的tlm测试结构在不同温度下的iv特性曲线。

    12、可选地,基于所述gan基2deg器件的完整模型描述,提取所述gan基2deg器件中2deg电阻的相关模型参数,包括:基于所述iv特性曲线和所述gan基2deg器件的完整模型描述,提取所述gan基2deg器件中2deg电阻的相关模型参数。

    13、可选地,所述工艺参数包括algan层厚度(tbar)、器件宽度(w)、沟道长度(l)、器件栅指数(nf)、器件栅-源长度(lsg)和器件漏-源长度(ldg)等尺寸参数;

    14、可选地,所述模型参数低电场迁移率(u0)为最大值1000,截止电压(voff)为最小值-100,沟道长度(l)为最小值2e-10,lsg和ldg均为s/2,vg为最大工作电压vdd。

    15、一种电子设备,其包括:存储器以及处理器,所述存储器上存储有计算机可执行程序,所述处理器执行所述计算机可执行程序以实施任一项实施例所述的方法。

    16、本实施例介绍了一种gan 2deg电阻模型提取方法,该方法涉及以下几个关键步骤:首先,精确设定gan基2deg器件的工艺参数与模型参数,以获取该器件的完整模型描述;随后,基于所获得的完整模型描述,我们提取了gan基2deg器件中2deg电阻的相关模型参数,从而实现了对gan接入区2deg电阻模型的高效、精准提取。此方法不仅成功规避了传统方法所存在的模型精度不足及模型参数提取困难等问题,而且确保了2deg电阻模型的精确性,进而为gan hemts的本征参数提取提供了简洁、纯粹的途径。另外,2deg电阻模型在ganhemts中占据着至关重要的地位。通过精确提取接入区域的电阻模型,显著简化了本征参数的提取过程,确保了gan hemts模型的高精度。此外,该模型还具备独立作为2deg电阻模型直接应用于电路设计的能力。与传统的电阻相比,2deg电阻具有更低的噪声,能够为敏感电路提供更为清晰的信号与更佳的信噪比;同时,其载流子响应速度快,特别适用于需要快速切换与高频操作的电路应用。更为重要的是,通过微纳加工技术,可以对2deg电阻的形状、尺寸和位置进行精确控制,从而实现复杂的电路结构设计,并直接集成到半导体器件结构中,无需额外的元件或连接,显著提升了电路的整体集成度。



    技术特征:

    1.一种gan 2deg电阻模型精确提取方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种gan 2deg电阻模型精确提取方法,其特征在于,还包括:对gan 2deg的tlm测试结构进行流片处理,得到gan基2deg器件。

    3.根据权利要求1所述的一种gan 2deg电阻模型精确提取方法,其特征在于,还包括:获取设计的gan 2deg的tlm测试结构。

    4.根据权利要求3所述的一种gan 2deg电阻模型精确提取方法,其特征在于,所述获取设计的gan 2deg的tlm测试结构包括:多宽度(wd)和/或多间距s(space)的gan 2deg的tlm测试结构。

    5.根据权利要求4所述的一种gan 2deg电阻模型精确提取方法,其特征在于,所述宽度的维度和间距维度均最少需要3个尺寸。

    6.根据权利要求5所述的一种gan 2deg电阻模型精确提取方法,其特征在于,所述gan2deg的测试结构基于tlm(传输线模型)方法设计。

    7.根据权利要求1所述的一种gan 2deg电阻模型精确提取方法,其特征在于,还包括:对所述gan基2deg器件进行测试得到gan 2deg的tlm测试结构在不同温度下的iv特性曲线。

    8.根据权利要求7所述的一种gan 2deg电阻模型精确提取方法,其特征在于,基于在片测试,对所述gan基2deg器件进行测试得到gan 2deg的tlm测试结构在不同温度下的iv特性曲线。

    9.根据权利要求1所述的一种gan 2deg电阻模型精确提取方法,其特征在于,基于所述gan基2deg器件的完整模型描述,提取所述gan基2deg器件中2deg电阻的相关模型参数,包括:基于所述iv特性曲线和所述gan基2deg器件的完整模型描述,提取所述gan基2deg器件中2deg电阻的相关模型参数。

    10.一种电子设备,其特征在于,包括:存储器以及处理器,所述存储器上存储有计算机可执行程序,所述处理器执行所述计算机可执行程序以实施上述权利要求1-11任一项权利要求的方法。


    技术总结
    本实施例提供的方案中一种GaN 2DEG电阻模型精确提取方法,其包括:设置GaN基2DEG器件的工艺参数和模型参数,得到所述GaN基2DEG器件的完整模型描述;基于所述GaN基2DEG器件的完整模型描述,提取所述GaN基2DEG器件中2DEG电阻的相关模型参数,从而实现了有效、精确地提取GaN接入区的2DEG电阻模型。

    技术研发人员:周文勇
    受保护的技术使用者:北京华大九天科技股份有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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