[发明专利]一种GaNHEMT器件寄生参数的提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种GaN HEMT器件寄生参数的提取方法。

背景技术

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)具有非常高的二维电子气(2-DEG)浓度、高饱和电子迁移速度和高击穿电压等优点，使得GaN HEMT器件在微波功率应用领域具有GaAs器件无法比拟的优势，是目前研究和应用的热点。

晶体管器件模型在电路设计中起着至关重要的作用，在电路设计和工艺设计之间发挥着桥梁的作用。精确的器件模型显得越来越重要，这不仅会提高电路设计的准确性，减少工艺反复，而且会降低产品成本，缩短研制周期。

GaN HEMT器件的外部寄生参数分别为晶体管栅极(Gate)、漏极(Drain)和源极(Source)的寄生电阻和电感，分别表示为R_g、L_g、R_d、L_d、R_s、L_s，以及栅极和漏极的寄生电容(Cpg和C_pd)。寄生参数的提取是建立器件模型的首要步骤，这些寄生参数的提取精度直接影响到器件小信号模型、噪声模型以及非线性模型的精度。小信号等效电路模型的拓扑结构、测试不确定性和提取方法是造成寄生参数提取误差的主要原因。传统的晶体管寄生参数的提取方法主要有“直接提取法”、“优化法”以及两则结合的“混合法”。其中“直接提取法”通常是在器件冷态(cold-FET)偏置条件下，利用器件特定的等效电路拓扑来提取寄生参数，这种提取方法简单直接而且提取的值比较可信，但这种方法的提取精度受测试不确定性的影响较大；“优化法”是采用参数优化调谐的方法来拟合测试结果，这种方法对参数初值的选取要求较高，否则很容易得到不符合物理意义的解，人为因素影响较大；“混合法”兼具两则的优点，但更为复杂和耗时。另外，在提取GaN HEMT寄生参数时，常常用到栅极正向偏置的测试条件，此时器件栅上有较大的电流流过，很容易造成器件退化甚至烧毁。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种GaN HEMT器件寄生参数的提取方法，采用零偏置条件和夹断偏置条件下的测试数据，提取器件的寄生电容、寄生电感和寄生电阻，然后采用最优参数搜索算法，搜索最佳的寄生参数组合。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种GaN HEMT器件寄生参数的提取方法，包括以下步骤：

S1、将夹断偏置条件下的测试数据分为低频段、中频段和高频段三个频段，分别在低频段提取寄生电容和本征电容，在高频段提取寄生电感；

S2、结合零偏置条件和夹断偏置条件下的测试数据，提取GaN HEMT器件的寄生电阻；

S3、结合步骤S1和S2的参数提取结果，在夹断偏置条件下，评估全频段内模型的精度，计算误差大小；

S4、执行最优参数搜索的循环程序，搜索全频段内模型误差最小值对应的一组寄生参数值。