[发明专利]薄势垒层的场板型肖特基二极管器件模型及参数提取方法

说明书

本发明涉及一种薄势垒层的场板型肖特基二极管器件模型及参数提取方法；模型中的非线性沟道电阻R_ch、肖特基结和导通电阻R_s为串联连接结构；非线性电容C_FP与串联的肖特基结和非线性沟道电阻R_ch成并联连接结构；本发明提供模型能够综合提取出器件的寄生和本征参数建立小信号等效电路，可以方便地模拟器件的直流特性和高频特性，模型仿真结果与实际测试结果有较好地一致性；本发明的场板型肖特基二极管器件模型的参数提取方法，能够准确地提取器件场板在不同频率，不同偏置点下的电容，能够准确地提取器件的本征参数，提高模型参数提取的效率和模型的准确性。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域。尤其一种薄势垒层的场板型肖特基二极管器件模型及参数提取方法。

背景技术

肖特基二极管在微波射频领域有着广泛的应用，如用做高性能、敏感型混频器和检测器。所以，肖特基二极管常被分类为射频器件。GaN作为宽禁带半导体材料的代表之一，具有临界击穿电场强、耐高温和饱和电子漂移速度大等优点，适合小型化、宽频带、大功率应用。带有场板结构的超薄势垒层AlGaN/GaN肖特基二极管，通过在阳极肖特基上方区域增加场板结构，以及引入超薄的势垒层，降低了开启电压，降低了阳极区域的电场集中效应，减小了器件的漏电，增加了器件的稳定性和反向耐压能力，在高频大功率微波领域有着广阔的应用前景。模型是器件工艺和电路设计之间的桥梁，模型的准确性关系到电路设计的成败，场板结构的引入改变了器件的C-V特性，传统的二极管模型无法精确描述高频特性，器件模型仿真精度不能满足射频电路的设计要求。GaN材料及工艺特点不同于传统硅材料，目前针对这种特殊结构的AlGaN/GaN肖特基二极管还没有系统的建模方案，和其等效电路模型相关的参数提取方法有待完善，提取的效率和准确性也有待提高。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供薄势垒层的场板型肖特基二极管器件模型及参数提取方法，以克服传统的二极管模型简单无法精确描述器件高频特性的缺点，提高器件模型仿真结果的精度。

本发明提供的技术方案是：

本发明公开了一种薄势垒层的场板型肖特基二极管器件模型，包括本征等效器件和非线性等效器件；

所述本征等效器件包括肖特基结和导通电阻R_S；

所述非线性等效器件包括由场板结构造成的非线性电容C_FP和非线性沟道电阻R_ch；所述非线性电容C_FP受二极管阳极电压调控；所述非线性沟道电阻R_ch位于场板结构下方；

所述非线性沟道电阻R_ch、肖特基结和导通电阻R_s为串联连接结构；所述非线性电容C_FP与串联的肖特基结和非线性沟道电阻R_ch成并联连接结构。

进一步地，还包括寄生等效器件；所述寄生等效器件包括寄生电容C_pad1、寄生电容C_pad2、耦合电容C_PP、寄生电感L_m1、寄生电阻R_m1、寄生电感L_m2和寄生电阻R_m2；

所述寄生电容C_pad1连接在阳极与衬底材料之间；寄生电容C_pad2连接在阴极与衬底材料之间，衬底材料等效为地；

所述耦合电容C_PP连接在由肖特基结、可变沟道电阻R_ch和导通电阻R_s组成的串联电路的两端；

所述寄生电感L_m1和寄生电阻R_m1组成串联的阳极寄生电路结构一端与阳极连接，另一端与肖特基结和耦合电容C_PP的连接端连接；