一种先进工艺节点HEMT器件噪声参数预测方法技术

本发明专利技术公开了一种先进工艺节点HEMT器件噪声参数预测方法，通过建立90nm工艺节点与70nm工艺节点HEMT器件噪声模型参数之间的关系；并通过测得的90nm工艺节点HEMT器件噪声参数，可预测得到70nm工艺节点HEMT器件噪声参数。本发明专利技术创造性地构建大尺寸与小尺寸HEMT器件模型参数按比例缩放关系，方便本领域技术人员快速得到相同工艺条件下不同物理尺寸的器件模型参数，预测器件的噪声特性，缩短了建模时间。时间。时间。

【技术实现步骤摘要】
一种先进工艺节点HEMT器件噪声参数预测方法


[0001]本专利技术涉及HEMT器件噪声预测
，更具体地涉及一种先进工艺节点HEMT器件噪声参数预测方法。

技术介绍

[0002]与GaAs HEMT器件相比，InP HEMT器件凭借其高增益、高截止频率、高电流密度、低最佳噪声因子以及源电阻较小等优点，成为了应用于太赫兹单片集成电路低噪声应用设计的主要半导体器件之一。单片集成电路与混合集成电路不同，一经流片制作便无法调整，通常对于相同工艺条件下，不同物理尺寸的多个HEMT器件的噪声特性依旧需要逐个构建器件噪声模型并进行对应模型参数的提取，增加了建模时间，延长了工程进度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供的一种先进工艺节点HEMT器件噪声参数预测方法，该方法通过构建大尺寸与小尺寸HEMT器件模型参数按比例缩放关系，能够快速得到相同工艺条件下不同物理尺寸的器件模型参数，可以很好的预测器件的噪声特性，缩短了建模时间。
[0004]实现本专利技术目的的具体技术方案是：
[0005]一种先进工艺节点HEMT器件噪声参数预测方法，其包括以下步骤：
[0006]S1、构建90nm和70nm工艺节点HEMT器件的PRC噪声等效电路模型，推导出为栅极感应噪声因子R和漏极沟道噪声因子P的表达式；
[0007]P＝g
m
[R
n
‑
(R
g
+R
s
)]；
[0008][0009]其中，
[0010][0011]其中，R
n
为噪声电阻、R
g
为栅极寄生电阻、R
s
为源极寄生电阻、g
m
为跨导、C
gs
为栅极
‑
源极本征电容、C
gd
为栅极
‑
漏极本征电容、Bo
pt
为最佳源电纳、Go
pt
为最佳源电导以及ω为角频率、h1和h2分别表示简化因子1和简化因子2；
[0012]S2、建立90nm工艺节点与70nm工艺节点HEMT器件噪声模型参数之间的按比例缩放关系；
[0013][0014][0015]其中，P
70
为70nm工艺节点HEMT器件的漏极沟道噪声因子，P
90
为90nm工艺节点HEMT器件的漏极沟道噪声因子，R
70
为70nm工艺节点HEMT器件的栅极感应噪声因子，R
90
为90nm工艺节点HEMT器件的栅极感应噪声因子，为70nm工艺节点HEMT器件的栅极电流，为70nm工艺节点HEMT器件的跨导，为90nm工艺节点HEMT器件的栅极电流，为90nm工艺节点HEMT器件的跨导；
[0016]S3、测试90nm工艺节点HEMT器件噪声参数，根据所述噪声模型参数之间的关系预测70nm工艺节点HEMT器件噪声参数。
[0017]所述PRC噪声等效电路模型，包括寄生网络和本征网络，所述寄生网络包括栅极寄生电阻R
g
、漏极寄生电阻R
d
和源极寄生电阻R
s
，所述本征网络包括栅极
‑
源极本征电容C
gs
、栅极
‑
漏极本征电容C
gd
、漏极
‑
源极本征电容C
ds
、本征沟道电阻R
gs
、跨导g
m
、漏极输出电阻R
ds
、时间延迟τ以及本征噪声源，所述本征噪声源包括栅极感应噪声源和漏极沟道噪声源其中，所述栅极寄生电阻R
g
、栅极
‑
漏极本征电容C
gd
以及漏极寄生电阻R
d
串接在栅极端G和漏极端D之间；
[0018]所述栅极感应噪声源与源极寄生电阻R
s
串接在所述栅极
‑
漏极本征电容C
gd
和栅极寄生电阻R
g
的节点和接地端之间；
[0019]所述栅极
‑
源极本征电容C
gs
和本征沟道电阻R
gs
串接在所述栅极
‑
漏极本征电容C
gd
和栅极寄生电阻R
g
的节点和所述源极寄生电阻R
s
和所述栅极感应噪声源之间；
[0020]所述跨导g
m
、时间延迟τ、漏极输出电阻R
ds
、漏极
‑
源极本征电容C
ds
、以及漏极沟道噪声源并联于所述栅极
‑
漏极本征电容C
gd
和漏极寄生电阻R
d
的节点和所述源极寄生电阻R
s
和所述栅极感应噪声源之间。
[0021]所述PRC噪声等效电路模型的表达式如下：
[0022][0023][0024]所述栅极感应噪声和漏极沟道噪声的之间的相关噪声表示为：
[0025][0026]其中，Δf为噪声带宽，k为玻尔兹曼常数，为1.38
×
10
‑
23J/K，T为绝对温度，设置为290K，C为相关噪声因子。
[0027]所述栅极感应噪声因子R和漏极沟道噪声因子P的表达式由等效电路模型二端口噪声网络矩阵推导出，所述等效电路模型二端口噪声网络相关矩阵由以下步骤得到：
[0028]S1
‑
1：根据器件噪声模型的电路本征网络推导得到二端口导纳噪声网络相关矩阵
C
Y
表达式：
[0029][0030]j表示虚部；
[0031]S1
‑
2：将导纳噪声相关矩阵C
Y
转换为ABCD噪声相关矩阵C
A
，所述噪声相关矩阵之间的转换关系为：
[0032][0033][0034]C
A21
＝(C
A12
)
*
[0035][0036]其中*表示该矩阵的共轭；
[0037]S1
‑
3：考虑寄生网络中栅极寄生电阻R
g
、漏极寄生电阻R
d
和源极寄生电阻R
s
的影响，得到整个电路拓扑结构的ABCD噪声相关矩阵表达式C'
A
：
[0038]S1
‑
4：根据HEMT器件四个噪声参数：最小噪声系数F
min
、噪声电阻R
n
、最佳源电导G
opt
、最佳源电纳B
opt
表达式：
[0039][0040][0041][0042][0043]其中
[0044]N＝g<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种先进工艺节点HEMT器件噪声参数预测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、构建90nm和70nm工艺节点HEMT器件的PRC噪声等效电路模型，推导出为栅极感应噪声因子R和漏极沟道噪声因子P的表达式；P＝g
m
[R
n
‑
(R
g
+R
s
)]；其中，其中，其中，R
n
为噪声电阻、R
g
为栅极寄生电阻、R
s
为源极寄生电阻、g
m
为跨导、C
gs
为栅极
‑
源极本征电容、C
gd
为栅极
‑
漏极本征电容、Bo
pt
为最佳源电纳、Go
pt
为最佳源电导以及ω为角频率、h1和h2分别表示简化因子1和简化因子2；S2、建立90nm工艺节点与70nm工艺节点HEMT器件噪声模型参数之间的按比例缩放关系；系；其中，P
70
为70nm工艺节点HEMT器件的漏极沟道噪声因子，P
90
为90nm工艺节点HEMT器件的漏极沟道噪声因子，R
70
为70nm工艺节点HEMT器件的栅极感应噪声因子，R
90
为90nm工艺节点HEMT器件的栅极感应噪声因子，为70nm工艺节点HEMT器件的栅极电流，为70nm工艺节点HEMT器件的跨导，为90nm工艺节点HEMT器件的栅极电流，为90nm工艺节点HEMT器件的跨导；S3、测试90nm工艺节点HEMT器件噪声参数，根据所述噪声模型参数之间的关系预测70nm工艺节点HEMT器件噪声参数。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述PRC噪声等效电路模型，包括寄生网络和本征网络，所述寄生网络包括栅极寄生电阻R
g
、漏极寄生电阻R
d
和源极寄生电阻R
s
，所述本征网络包括栅极
‑
源极本征电容C
gs
、栅极
‑
漏极本征电容C
gd
、漏极
‑
源极本征电容C
ds
、本征沟道电阻R
gs
、跨导g
m
、漏极输出电阻R
ds
、时间延迟τ以及本征噪声源，所述本征噪声源包括栅极感应噪声源和漏极沟道噪声源其中，所述栅极寄生电阻R
g
、栅极
‑
漏极本征电容C
gd
以及漏极寄生电阻R
d
串接在栅极端G和漏极端D之间；所述栅极感应噪声源与源极寄生电阻R
s
串接在所述栅极
‑
漏极本征电容C
gd
和栅极寄
生电阻R
g
的节点和接地端之间；所述栅极
‑
源极本征电容C
gs
和本征沟道电阻R
gs
串接在所述栅极
‑
漏极本征电容C
gd...

【专利技术属性】
技术研发人员：张傲，高建军，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：