[发明专利]锗硅异质结晶体管的大信号模型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，尤其是涉及一种锗硅异质结晶体管的大信号模型方法

背景技术

在三极管的大信号模型的精度一直是业界普遍存在的难题，Gummel-poon模型是业界标准的三极管模型，能比较好的表征三极管的直流、交流、小信号特性，但对于锗硅异质结晶体管，由于其结构比较特殊，与普通三极管存在本质区别，在大信号下，其仿真误差会比较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锗硅异质结晶体管的大信号模型方法，能提高模型的仿真精度。

为解决上述技术问题，本发明提供锗硅异质结晶体管的大信号模型方法，包括步骤：

步骤一、在硅衬底上形成锗硅异质结晶体管，根据所述锗硅异质结晶体管的结构和工作原理，采用Gummel-Poon模型方法建立所述锗硅异质结晶体管的Gummel-Poon模型；所述Gummel-Poon模型包括第一集电极端口、第一基极端口、第一发射极端口、第二集电极端口、第二基极端口和第二发射极端口。

在所述第一基极端口和所述第一集电极端口之间连接有第一基集电容，两个第一二极管和所述第一基集电容并联，两个所述第一二极管的P型电极都和所述第一基极端口连接、两个所述第一二极管的N型电极都和所述第一集电极端口连接。

在所述第一基极端口和所述第一发射极端口之间连接有第一基射电容，两个第二二极管和所述第一基射电容并联，两个所述第二二极管的P型电极都和所述第一基极端口连接、两个所述第二二极管的N型电极都和所述第一发射极端口连接。

所述第一集电极端口和所述第一发射极端口之间连接有集射电流源。

在所述第一基极端口和所述第二基极端口之间连接有第一基极电阻，在所述第一发射极端口和所述第二发射极端口之间连接有第一发射极电阻，在所述第一集电极端口和所述第二集电极端口之间连接有第一集电极电阻，所述第一集电极电阻设置为0；所述第二集电极端口和地之间连接由第一电容。

步骤二、建立所述锗硅异质结晶体管的大信号模型，所述大信号模型由所述Gummel-Poon模型、第二基极电阻、第二集电极电阻、第二发射极电阻、第二基集电容和第二基射电容组成；所述大信号模型包括第三集电极端口、第三基极端口和第三发射极端口，所述第二基极电阻连接在所述第三基极端口和所述第二基极端口之间，所述第二集电极电阻连接在所述第三集电极端口和所述第二集电极端口之间，所述第二发射极电阻连接在所述第三发射极端口和所述第二发射极端口之间，所述第二基集电容连接在所述第二基极端口和所述第二集电极端口之间，所述第二基射电容连接在所述第二基极端口和所述第二发射极端口之间。

步骤三、对所述锗硅异质结晶体管的各电极的寄生电阻进行测试得到第三基极电阻、第三集电极电阻和第三发射极电阻，所述第三基极电阻为所述第一基极电阻和所述第二基极电阻的和，所述第三发射极电阻为所述第一发射极电阻和所述第二发射极电阻的和，所述第三集电极电阻等于所述第二集电极电阻。

步骤四、对所述锗硅异质结晶体管进行S参数测试得到S参数，将所述S参数转换为Y参数，由所述Y参数计算出第三基集电容和第三基射电容，所述第三基集电容为所述第一基集电容和所述第二基集电容的和，所述第三基射电容为所述第一基射电容和所述第二基射电容的和。

步骤五、对所述大信号模型进行仿真得到仿真曲线，对所述锗硅异质结晶体管进行大信号测试得到测试曲线，在保持所述第三基极电阻、所述第三集电极电阻、所述第三发射极电阻、所述第三基集电容和所述第三基射电容的大小不变的条件下，通过调整所述第一基极电阻、所述第二基极电阻、所述第一发射极电阻、所述第二发射极电阻、所述第一基集电容、所述第二基集电容、所述第一基射电容和所述第二基射电容的大小使得所述仿真曲线和所述测试曲线吻合；以所述仿真曲线和所述测试曲线吻合时的所述第一基极电阻、所述第二基极电阻、所述第一发射极电阻、所述第二发射极电阻、所述第一基集电容、所述第二基集电容、所述第一基射电容和所述第二基射电容的值作为所述大信号模型的对应的参数值。

进一步的改进是，步骤四中所述第三基集电容和所述第三基射电容的计算公式分别为：

C_be3=(Y₁₁+Y₁₂)/2×π×f；

C_bc3=-(Y₂₁+Y₁₂)/2×π×f；

C_be3=C_be1+C_be2；