[发明专利]基于大信号等效电路模型的GaN器件工艺参数统计分析方法

说明书

提出一种基于GaN器件等效电路模型的工艺参数分析方法，所述分析方法包括：步骤一：建立GaN器件小信号等效电路模型，提取小信号模型参数；步骤二：建立GaN器件大信号等效电路模型，提取大信号模型参数，即非线性电流源模型参数和非线性电容模型参数；步骤三：以器件的实测微波特性为目标，调谐优化大信号模型参数；步骤四：基于建立的大信号模型提取多批次GaN器件的工艺参数，并对所述工艺参数进行统计分析。上述GaN器件模型的工艺参数的统计分析方法首先建立GaN器件小信号等效电路模型，然后建立工艺参数关联的GaN器件大信号等效电路模型，通过多批次器件建模最终获得工艺参数统计分布，有用于器件成品率分析和工艺参数优化。

技术领域

本发明涉及GaNHEMT(氮化镓高电子迁移率晶体管)器件技术领域，特别是涉及一种基于大信号等效电路模型的GaN器件工艺参数统计分析方法。

背景技术

氮化镓高电子迁移率晶体管(GaNHEMT)由于其高频、高功率密度等特性，在微波毫米波固态功率电路中有着极为重要的应用。目前电路设计的主流方法通常以等效电路形式描述器件在小信号工作条件和大信号工作条件下的特性的器件模型为基础，故器件模型是使用器件进行电路设计的前提。

但是，由于器件制备的工艺中存在非有意掺杂和工艺参数波动，会影响器件性能的一致性，从而影响电路设计的成品率，因此需要通过建立统计模型指导电路成品率分析。传统的统计方法都是基于小信号模型或者部分大信号模型参数的方法进行分析，因此在精度上有所不足。而且无法通过大信号统计模型获得具体的工艺参数统计分析来指导器件成品率设计和工艺参数优化。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供一种基于大信号等效电路模型的GaN器件工艺参数统计分析方法，可有效确定GaN器件的工艺参数统计特性，进而协助指导器件成品率设计。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于大信号等效电路模型的GaN器件工艺参数统计分析方法，所述统计分析方法包括：

步骤一：建立GaN器件小信号等效电路模型，提取小信号模型参数；

步骤二：建立GaN器件工艺参数关联的大信号等效电路模型，提取大信号模型参数，所述大信号模型参数包括非线性电流源模型参数和非线性电容模型参数；

步骤三：以器件的实测微波特性为目标，调谐优化大信号模型参数；

步骤四：基于建立的大信号模型提取多批次GaN器件的工艺参数，并对所述工艺参数进行统计分析。

可选的，所述小信号模型参数包括寄生参数和本征参数；其中，所述寄生参数包括寄生电容、寄生电阻、寄生电感，所述本征参数包括本征电容、本征电阻、电流源及输出电导。

可选的，所述提取小信号模型参数的方法包括：

测试在所述GaN器件小信号等效电路模型中的GaN器件在夹断状态下的散射参数；

根据所述夹断状态下的散射参数提取所述小信号等效电路模型中的寄生参数；

对全部的寄生参数去嵌后，计算各偏置点对应的小信号模型本征参数。

可选的，步骤一中，在提取小信号模型参数后，还包括：

根据所述小信号模型参数通过仿真得到仿真散射参数；

将所述仿真散射参数与测试的散射参数进行对比得到散射参数拟合曲线；

设置第一调谐参数，根据所述散射参数拟合曲线的拟合度重复修改第一调谐参数，直到所述散射参数拟合曲线的拟合度符合第一设定阈值。

可选的，所述提取大信号模型参数的方法包括：