InP HEMT器件建模及PDK技术研究

作     者：李天浩 

作者单位：杭州电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李文钧;刘军

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：InP HEMT器件 大信号模型 小信号模型 等效电路模型 工艺设计包 

摘      要：磷化铟(InP)高电子迁移率晶体管(HEMT)器件具有高电子迁移率、低噪声、低功耗和高增益的特点,被广泛应用于固态功率毫米波和微波电路中。采用减小器件的栅极长度(L)的方法可以提高器件的直流和微波性能,可使器件在更高的频率下工作。紧凑型模型可用于将器件集成到电路设计和仿真的环境中,对InP HEMT模型的研究有深远的意义。工艺设计包(Process Design Kit,PDK)是连接设计制程及EDA设计工具之间的桥梁,PDK技术的研究有助于提升IC设计效率。本文针对InP HEMT器件建模及PDK技术进行了研究。改进的大信号等效电路模型考虑了短栅长的InP HEMT器件出现的短沟道效应,使用分段沟道电流建模的方法来拟合I-V曲线,沟道电流方程和栅电荷方程均连续、高阶可导,栅电荷模型满足电荷守恒规律。改进的小信号等效电路模型参数提取简明,模型精度高。实现结果表明,本文提出的模型同传统模型相比拟合效果更好,实用性强。开发了一70nm InP HEMT工艺的PDK,实现了电路仿真及版图设计功能,可准确地支持IC电路设计。主要的研究内容如下:(1)阐述了InP HEMT器件及模型的发展情况,研究了该器件的工作原理、性能参数,研究了器件的结构及工艺、性能表征方法。(2)阐述了经典HEMT器件大信号等效电路模型的方程结构和参数意义,使用Angelov模型对InP HEMT器件进行大信号建模并进行研究,提出了一种改进的InP HEMT器件大信号等效电路模型。(3)研究了传统小信号等效模型基础理论及参数提取法。根据实验室条件及样品器件特性,提出了一种适用于InP HEMT器件的小信号等效电路模型。(4)阐述了PDK的基础理论,研究了基于Keysight ADS软件的PDK的基础理论及开发流程,并使用AEL语言实现了PDK的开发。