[發明專利]晶體管輸出電阻頻散特性的測量方法及系統

在審

• 申請號: 201410137354.0
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN103913690A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 龐磊;陳曉娟;羅衛軍;袁婷婷
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司 11252
• 代理人: 王立民;張應

技術領域

本發明涉及集成電路技術領域，尤其涉及晶體管輸出電阻頻散特性的測量方法及系統。

背景技術

目前，世界上對例如是氮化鎵（GaN）等高電子遷移率晶體管材料的研究還面臨很多瓶頸，嚴重制約了晶體管器件與集成電路的發展，其外延生長也處于不成熟的階段，生長過程中常會引入大量位錯或者缺陷，在器件的不同材料界面處引入界面態，并在材料內部引入陷阱等缺陷，產生深的陷阱能級，嚴重改變了器件溝道中的載流子產生捕獲和釋放過程，大大影響源漏電流的變化、器件的功率特性以及整個器件的電學特性。

器件溝道與襯底間界面處的陷阱效應會大大影響器件的電學特性，使得器件的電流和功率大大降低。由于陷阱所對應能級的時間因子大部分在微秒至毫秒之間，因此這些陷阱大部分只能對500kHz以下的交流信號產生響應，而不會隨著更高頻率的信號發生變化，因為陷阱的充放電過程跟不上更高頻率的信號的變化速率，因此通過對氮化鎵等晶體管器件輸出電阻的低頻響應曲線分析，尤其是輸出電阻頻率散射特性（簡稱為頻散特性）所表現出的柵延遲以及漏延遲，可以測量并判斷器件中陷阱特性，判斷材料質量和器件的優劣，進而推斷器件工藝制程的穩定度。

在小信號應用時，一個微波射頻電路設計者通常忽略了頻散效應，因為頻散一般發生的頻段遠低于設計者所關注的頻帶。但當電路處于大信號激勵下，所用的大信號模型需要對器件直流和射頻特性的仿真都要準確。所以在大信號模型的建立過程中，需要考慮陷阱效應，通過對輸出電阻在低頻下的頻散特性的測量，可以提取出與陷阱效應相關的輸出電阻低頻散射參數，將其加入到大信號模型的頻散子電路中對模型進行修正，可以更精確地對器件的功率及交調性能進行仿真。綜上所述，簡易并準確地測量晶體管器件的輸出電阻頻散特性具有十分重要的意義。

發明內容

本發明實施例的目的是為了解決現有技術中沒有給出實際測量晶體管輸出電阻頻散特性的問題，提供一種可以測量晶體管器件的輸出電阻頻散特性的測量方法及系統。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種晶體管輸出電阻頻散特性的測量方法，包括：

為晶體管的柵極提供負向偏置電壓；

為晶體管的漏極提供正向偏置電壓和交流信號；

獲取晶體管在所述交流信號為選定頻率下的輸出電阻；

獲取所述輸出電阻與所述交流信號的選定頻率之間的對應關系，以得到所述晶體管輸出電阻頻散特性。

優選的是，所述方法還包括：對所述交流信號進行抗所述正向偏置電壓干擾的處理。

優選的是，所述方法還包括：對所述正向偏置電壓進行隔離所述交流信號的處理。

優選的是，所述方法還包括：所述交流信號的幅值小于等于500毫伏。

優選的是，所述方法還包括：所述交流信號的選定頻率在20Hz至200KHz之間選擇。

所述獲取晶體管在所述交流信號為選定頻率下的輸出電阻包括：

獲取所述晶體管的漏極與源極之間的漏源電壓；

利用采樣電阻獲取所述晶體管的漏極與源極之間的漏源電流；

根據所述晶體管的漏源電壓和漏源電流，獲取所述晶體管在所述交流信號為選定頻率下的輸出電阻。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種晶體管輸出電阻頻散特性的測量系統，包括：

第一直流電源模塊，用于為晶體管的柵極提供負向偏置電壓；

第二直流電源模塊，用于為晶體管的漏極提供正向偏置電壓；

交流信號輸出模塊，用于為晶體管的漏極提供交流信號；

輸出電阻測量模塊，用于獲取晶體管在所述交流信號為選定頻率下的輸出電阻；以及，

頻散特性輸出模塊，用于獲取所述輸出電阻與所述交流信號的選定頻率之間的對應關系，以得到所述晶體管輸出電阻頻散特性。

優選的是，所述系統還包括：抗干擾模塊，用于對所述交流信號進行抗所述正向偏置電壓干擾的處理。

優選的是，所述系統還包括：隔離模塊，用于對所述正向偏置電壓進行隔離所述交流信號的處理。

優選的是，所述輸出電阻測量模塊包括：

第一電壓測量單元，用于獲取所述晶體管的漏極與源極之間的漏源電壓；

第二電壓測量單元，用于利用采樣電阻獲取所述晶體管的漏極與源極之間的漏源電流；以及，

輸出電阻計算單元，用于根據所述晶體管的漏源電壓和漏源電流，獲取所述晶體管在所述交流信號為選定頻率下的輸出電阻。