二极管电荷模型建立方法及其模型参数萃取方法技术

本发明专利技术公开了一种二极管电荷模型建立方法及其模型参数萃取方法，包括：基于施加给二极管的偏置电压、主动器件的沟道开启电压和曲线平滑参数，获得调整电压；基于施加给二极管的偏置电压、主动器件的沟道开启电压和所述调整电压，获得沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压；基于本征二极管的内部偏置电压和主动器件沟道完全耗尽时的电荷值，获得二极管电荷值；对二极管电荷值进行电压微分，获得二极管电容值。本发明专利技术支持基于主动器件(如HEMT、pHEMT等的外延工艺)的二极管的电荷/电容描述，特别是沟道开启带来的电容爬升效应。特别是沟道开启带来的电容爬升效应。特别是沟道开启带来的电容爬升效应。

【技术实现步骤摘要】
二极管电荷模型建立方法及其模型参数萃取方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种二极管电荷模型建立方法及其模型参数萃方法。

技术介绍

[0002]在射频微波领域中，肖特基二极管工艺常常搭配其他主动器件工艺共同用于微波射频计。例如搭配HEMT工艺或者pHEMT工艺，可以用于设计射频微波的低噪声放大器电路者功放电路。在HEMT/pHEMT外延在外延生长过程中，需要形成一层二维电子气，用以成主动器件的沟道。
[0003]但是由于外延层沟道的存在会导致在二极管关断时的结电容会存在一个剧烈的爬升。主要是由于外部电压导致沟道开启并充满电子，从而增加了结电容。
[0004]传统的二极管电荷模型公式如下
[0005][0006]对电荷微分得到电容公式如下
[0007][0008]参见图1所示(其中的Test data表示测试数据曲线，Model表示传统的二极管电荷模型的仿真曲线)，传统的电荷模型没有办法支持基于主动器件外延工艺的二极管的电荷描述，尤其是在沟道开启后的电容爬升部分。
[0009]为了描述电容爬升的行为，产业界通常使用两种方式进行解决：
[0010]第一种方式是使用pHEMT/HEMT三极管的模型，利用三极管电荷模型中，沟道开启对电容影响的描述，将三极管的漏极/源极短接，组成简单的二极管模型；这种方法的缺点是，需要用更高阶或者更复杂的三极管模型去描述，会增加模型公式的复杂程度，增加仿真解法器的计算时间；
[0011]第二种方式是使用量测数据的查表模型；这种方法的缺点是，仅能支持直流和小信号仿真，无法支持大信号仿真。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种二极管电荷模型建立方法及模型参数萃取方法，能够支持基于主动器件(如pHEMT、HEMT)外延工艺的二极管的电荷/电容描述，特别是沟道开启带来的电容爬升效应。
[0013]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0014]一方面，一种二极管电荷模型建立方法，包括：
[0015]基于施加给二极管的偏置电压、主动器件的沟道开启电压和曲线平滑参数，获得调整电压；
[0016]基于施加给二极管的偏置电压、主动器件的沟道开启电压和所述调整电压，获得沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压；
[0017]基于所述本征二极管的内部偏置电压和主动器件沟道完全耗尽时的电荷值，获得二极管电荷值；
[0018]对所二极管电荷值进行电压微分，获得二极管电容值。
[0019]优选的，基于施加给二极管的偏置电压、主动器件的沟道开启电压和曲线平滑参数，获得调整电压，具体如下：
[0020][0021]其中，V
pos
表示调整电压；V
a
表示偏置电压；V
th
表示主动器件的沟道开启电压；D表示曲线平滑参数。
[0022]优选的，基于施加给二极管的偏置电压、主动器件的沟道开启电压和所述调整电压，获得沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压，具体如下：
[0023][0024]其中，V
pinchoff
表示沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压；V
pos
表示调整电压；V
a
表示偏置电压；V
th
表示主动器件的沟道开启电压。
[0025]优选的，基于所述本征二极管的内部偏置电压和主动器件沟道完全耗尽时的电荷值，获得二极管电荷值，具体如下：
[0026][0027]其中，Q
g
表示二极管电荷值；C
g0
表示二极管零偏结电容；V
bi
表示二极管内建电势；V
pinchoff
表示沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压；m
j
表示结电容衰减系数；Q
ov
表示主动器件沟道完全耗尽时的电荷值。
[0028]优选的，所述二极管电容值，表示如下：
[0029][0030]其中，C
g
表示二极管电容值；C
g0
表示二极管零偏结电容；V
a
表示偏置电压；V
th
表示主动器件的沟道开启电压；V
pos
表示调整电压；V
pinchoff
表示沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压；V
bi
表示二极管内建电势；m
j
表示结电容衰减系数；C
ov
表示二极管耗尽结电容。
[0031]另一方面，一种二极管电荷模型参数萃取方法，包括：
[0032]获取二极管的电容
‑
电压特性的测试曲线；
[0033]确定预设二极管模型中的核心参数的标定值以及辅助参数的经验初值；所述核心参数为影响电容
‑
电压特性的变化趋势的模型参数，所述核心参数的标定值根据工艺/外延
设定、基于经验计算公式而确定或通过对所述二极管进行测试而确定；所述辅助参数为影响电容
‑
电压特性的变化精度的模型参数；
[0034]调整获取所述辅助参数的调节值；
[0035]将所述核心参数的标定值以及所述辅助参数的调节值代入所述预设二极管模型；
[0036]获取所述预设二极管模型的电容
‑
电压特性的仿真曲线；
[0037]判断所述仿真曲线与所述测试曲线的拟合误差是否小于预设阈值；
[0038]若是，则将所述辅助参数的调节值确定为所述辅助参数的标定值；
[0039]若否，则继续执行所述调整获取所述辅助参数的调节值的步骤。
[0040]优选的，所述预设二极管模型包括获取二极管电荷值和获取二极管电容值；所述二极管电容值通过对所述二极管电荷值进行电压微分获得。
[0041]优选的，所述核心参数包括电压核心参数、电容核心参数和电荷核心参数；所述电压核心参数包括二极管内建电势和主动器件的沟道开启电压；所述电容核心参数包括二极管零偏结电容和二极管耗尽结电容；所述电荷核心参数包括主动器件沟道完全耗尽时的电荷值；所述辅助参数包括曲线平滑参数和结电容衰减系数。
[0042]优选的，所述二极管电荷值，表示如下：
[0043][0044]其中，Q
g
表示二极管电荷值；C
g0
表示二极管零偏结电容；V
bi
表示二极管内建电势；表示沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压，V
a
表示偏置电压，V
th
表示主动器件的沟道开启电压，D表示曲线平滑参数；m
j
表示结电容衰减系数；Q
ov
表示主动器件沟道完全耗尽时的电荷值。
[0045]优选的，所述二极管电容值，表示如下：
[0046][0047]其中，C
g
表示二极管电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二极管电荷模型建立方法，其特征在于，包括：基于施加给二极管的偏置电压、主动器件的沟道开启电压和曲线平滑参数，获得调整电压；基于施加给二极管的偏置电压、主动器件的沟道开启电压和所述调整电压，获得沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压；基于所述本征二极管的内部偏置电压和主动器件沟道完全耗尽时的电荷值，获得二极管电荷值；对所述二极管电荷值进行电压微分，获得二极管的电容值。2.根据权利要求1所述的二极管电荷模型建立方法，其特征在于，基于施加给二极管的偏置电压、主动器件的沟道开启电压和曲线平滑参数，获得调整电压，具体如下：其中，V
pos
表示调整电压；V
a
表示偏置电压；V
th
表示主动器件的沟道开启电压；D表示曲线平滑参数。3.根据权利要求1所述的二极管电荷模型建立方法，其特征在于，基于施加给二极管的偏置电压、主动器件的沟道开启电压和所述调整电压，获得沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压，具体如下：其中，V
pinchoff
表示沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压；V
pos
表示调整电压；V
a
表示偏置电压；V
th
表示主动器件的沟道开启电压。4.根据权利要求1所述的二极管电荷模型建立方法，其特征在于，基于所述本征二极管的内部偏置电压和主动器件沟道完全耗尽时的电荷值，获得二极管电荷值，具体如下：其中，Q
g
表示二极管电荷值；C
g0
表示二极管零偏结电容；V
bi
表示二极管内建电势；V
pinchoff
表示沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压；m
j
表示结电容衰减系数；Q
ov
表示主动器件沟道完全耗尽时的电荷值。5.根据权利要求1所述的二极管电荷模型建立方法，其特征在于，所述二极管电容值，表示如下：其中，C
g
表示二极管电容值；C
g0
表示二极管零偏结电容；V
a
表示偏置电压；V
th
表示主动器件的沟道开启电压；V
pos
表示调整电压；V
pinchoff
表示沟道开启后的本征二极管的内部偏置电压；V
bi
表示二极管内建电势；m
j
表示结电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永明，蔡文必，魏鸿基，林义书，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：