[发明专利]氮化镓高电子迁移率晶体管大信号统计模型建模方法

说明书

本发明提供了一种氮化镓高电子迁移率晶体管大信号统计模型建模方法，包括：测试每一批次中若干个氮化镓高电子迁移率晶体管，获得所述氮化镓高电子迁移率晶体管的电流‑电压特性；将所述电流‑电压特性用于与所述氮化镓高电子迁移率晶体管的大信号等效电路模型，提取关于所述氮化镓高电子迁移率晶体管的大信号等效电路参数；根据所述大信号等效电路参数，利用响应曲线法建立大信号统计模型。该建模方法能够减少数据量，避免出现异常值而遇到不收敛的问题，使通过该建模方法获得的统计模型能够准确反映不同器件的工艺变化情况，使晶体管的生产质量稳定、均衡。

技术领域

本发明属于功率器件领域，特别涉及基于氮化镓高电子迁移率晶体管的大信号等效电路统计模型建模方法。

背景技术

氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT，High Electron Mobility Transistor)由于其高频、高功率等特性，在微波电路中的应用日益广泛。由于工艺波动等不确定性的影响，在GaN单片电路设计过程中需要统计模型来分析其电路性能，因此准确的大信号统计模型是器件建模过程中的重要环节。

由于GaN HEMT器件具有很大的接触电阻，因此第一代半导体(硅)和第二代半导体(砷化镓、磷化铟等)器件的大信号统计模型并不能直接应用于GaN HEMT器件。目前主流的参数提取方法多采用了PURVJANCE.J等人提出的建模技术[PURVJANCE.J,PETZOLD.M,andPOTRATZ.C,“A linear statistical FET model using principal componentanalysis,”IEEE Trans.Microwave Theory Tech.,vol.37,no.9,pp.1389-1394,Sep.1989]，例如MEEHAN.M.D,WANDINGER.T,and FISHER.D.A等人发表的论文：“Accuratedesign centering and yield prediction using the‘truth model’,”IEEE MTT-SInternational Microwave Symposium Digest,July,1991,vol.1,pp.1201-1204.以及J.F.Swidzinski等人发表的论文：J.F.Swidzinski,K.Chang,“Nonlinear statisticalmodeling and yield estimation technique for use in Monte Carlo simulations,”IEEE Trans.Microwave Theory and Techniques,vol.48,no.12,pp.2316-2324,Dec.2000。

目前主流的大信号统计模型建模方法是利用蒙特卡罗方法来重建均值、标准差、相关系数，来模拟多个GaN HEMT器件的大信号特性。但是由于蒙特卡罗方法是一种随机算法，采用了全部的大信号等效电路参数，数据量很大，处理数据的工作量大。当数据量很大时会遇到不收敛的问题，对仿真结果的标准差的准确性有较大影响。不利于对大批量器件的高效率建模。

I.Angelov等人提出一种小信号等效电路模型建模方法[I.Angelov,M.Ferndahl,M.Gavell,G.Avolio,D.Schreurs,“Experiment design for quick statistical FETlarge signal model extraction,”Microwave Measurement Conference(ARFTG),81stARFTG,Seattle,WA,USA.5-8,Jun,2003,pp.1-5.]。但是该方法只考虑了一个器件的敏感参数同时变化的情况，并不能准确反映不同器件的工艺变化情况。