[发明专利]基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立及萃取方法

权利要求书

1.一种基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立方法，其特征在于，包括：

基于外部输入的栅极电压、漏极电势和源极电势，获得栅极沟道电压；

基于栅极电荷密度、栅极根数、栅极长度和单根栅极的宽度，获得栅极电荷；

基于漏极电势和源极电势，获得漏源电势差；

基于所述栅极沟道电压、栅极电荷和漏源电势差，建立用于表征晶体管器件开启后电荷值与漏源电压相关性的电荷模型；

对所述电荷模型的电荷值进行微分，建立用于表征栅源电容、栅源电压和漏源电压相关性的电容模型。

2.根据权利要求1所述的基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立方法，其特征在于，基于外部输入的栅极电压、漏极电势和源极电势，获得栅极沟道电压，具体如下：

其中，V_gm表示栅极沟道电压；V_g0表示外部输入的栅极电压；psid表示漏极电势；psis表示源极电势。

3.根据权利要求1所述的基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立方法，其特征在于，基于栅极电荷密度、栅极根数、栅极长度和单根栅极的宽度，获得栅极电荷，具体如下：

C_gq＝Cg×w_g×nf×l_g

其中，C_gq表示栅极电荷；Cg表示栅极电荷密度；w_g表示单根栅极的宽度；nf表示栅极根数；l_g表示栅极长度。

4.根据权利要求1所述的基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立方法，其特征在于，基于漏极电势和源极电势，获得漏源电势差，具体如下：

psids＝psid-psis

其中，psids表示漏源电势差；psid表示漏极电势；psis表示源极电势。

5.根据权利要求1所述的基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型建立方法，其特征在于，基于所述栅极沟道电压、栅极电荷和漏源电势差，获得用于表征晶体管器件开启后电荷值与漏源电压相关性的电荷模型，具体如下：

其中，Q_g表示电荷模型的电荷值；C_gp表示栅极电荷；V_gm表示栅极沟道电压；psids表示漏源电势差；V_tv表示阈值电压；tanh表示双曲正切函数；λ_A表示第一电荷系数；λ_B表示第二电荷系数；V_k表示膝点漏源电压；ln表示对数函数。

6.一种基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型参数萃取方法，其特征在于，包括：

S501，获取晶体管的电容-电压特性的测试曲线；

S502，确定晶体管电荷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晶体管进行测试而确定；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；将辅助参数的经验初值设置为辅助参数的调节值；

S503，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晶体管模型；

S504，对所述晶体管模型的电荷值进行微分，获得对应的电容模型；

S505，获取所述电容模型的电容-电压特性的仿真曲线；

S506，判断所述仿真曲线与所述测试曲线的拟合误差是否达到预设阈值；若是，执行S507；若否，执行S508；

S507，将所述辅助参数的调节值确定为所述辅助参数的标定值；

S508，对辅助参数的调节值进行修改后，返回S503。

7.根据权利要求6所述的基于GaN工艺的HEMT晶体管电荷模型参数萃取方法，其特征在于，所述核心参数包括电压核心参数和电荷核心参数；所述电压核心参数包括栅极沟道电压、漏源电势差和阈值电压；所述电荷核心参数包括栅极电荷；所述辅助参数包括第一电荷系数和第二电荷系数。