[發明專利]一種GaN HEMT器件多物理場耦合大信號模型建立方法

有效

• 申請號: 201810260358.6
• 申請日: 2018-03-27
• 公開（公告）號: CN108416167B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 陳勇波
• 申請（專利權）人: 成都海威華芯科技有限公司
• 主分類號: G06F30/3308
• 分類號: G06F30/3308
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;張巨箭

1.一種GaN HEMT器件多物理場耦合大信號模型建立方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：分別建立器件熱參數、電參數和應力參數與器件物理參數的映射關系；

S2：基于物理基大信號模型建模理論，推導大信號模型內核的解析表達式；

S3：分別將熱-電耦合、熱-力耦合和力-電耦合量化嵌入大信號模型內核中，得到修正后的大信號模型內核；

對于步驟S3中的熱-電耦合，包括以下子步驟：

S311：在步驟S1中建立的電參數與物理參數的映射關系的基礎上，進一步加入溫度的影響，分析溫度對溝道電子濃度和散射機制、以及對陷阱能級的影響規律，建立溫度與器件電參數的映射關系；

S312：用解析表達式擬合的方法，描述該映射關系，并將其量化嵌入到步驟S2中得到的大信號模型內核中；

對于步驟S3中的熱-力耦合，包括以下子步驟：

S321：在步驟S1中建立的熱參數和應力參數與物理參數的映射關系基礎上，結合熱和應力邊界條件，聯立求解熱傳導方程和應力方程，分析溫度對GaN溝道層中應力的大小和分布的影響規律，以及不同的熱量分布和物理參數對器件應力大小的影響，從而建立溫度與應力參數的映射關系；

S322：用解析表達式擬合的方法，描述該映射關系，并將其量化嵌入到步驟S2中得到的大信號模型內核中；

對于步驟S3中的力-電耦合，包括以下子步驟：

S331：在GaN HEMT器件襯底引入額外的應力，將改變原GaN溝道層中壓電極化向量，從而造成AlGaN/GaN異質結溝道中的極化感應電荷密度σ發生改變；

S332：在步驟S1中建立的電參數和應力參數與物理參數的映射關系基礎上，分析GaN溝道層中的應力對壓電極化向量、以及二維電子氣濃度的影響規律，從而建立應力大小與溝道電子濃度的映射關系；

S333：用解析表達式擬合的方法，描述該映射關系，并將其量化嵌入到步驟S2中得到的大信號模型內核中；

在步驟S3中，將熱-電耦合、熱-力耦合和力-電耦合量化嵌入大信號模型內核中后，得到修正后的大信號模型內核；

S4：將修正后的大信號模型內核帶入模型等效電路拓撲中，構成完整的電-熱-力多物理場耦合大信號模型。

2.根據權利要求1所述的一種GaN HEMT器件多物理場耦合大信號模型建立方法，其特征在于：所述的熱參數包括器件的材料熱導率、界面熱阻，所述的電參數包括器件溝道二維電子氣濃度和電子遷移率，所述的應力參數包括器件材料的熱膨脹系數、彈性系數、泊松比，所述器件物理參數是指器件物理結構和物理機理相關的參數。