CN108363849A - 一种热阻提取方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种热阻提取方法及系统。所述方法及系统通过获取所述静态功耗下所述器件的红外热成像实测沟道温度分布，对所述器件的热仿真模型进行校准，然后根据所述校准后的热仿真模型进行器件热阻的计算。所述方法及系统结合了红外热成像法结果直观和ANSYS仿真法简易、成本低的优势，同时解决了红外热成像法空间分辨率低和ANSYS仿真中模型与实际器件存在差异这两大缺陷带来的误差，极大提高了热阻提取的准确度。

Description

一种热阻提取方法及系统
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种热阻提取方法及系统。
背景技术
氮化镓(Gallium nitride，GaN)高电子迁移率晶体管(High Electron Mo bilityTransistor，HEMT)器件作为第三代宽禁带半导体器件的代表，由于其自身诸多优良特性，常被用于高输出功率，高漏压偏置条件下。自热效应作为GaN最为显著的色散特性，如何有效抑制它从而提升器件性能一直是困扰器件工程师和学者的难题。它主要描述的是GaN功率器件在高功率工作时沟道中出现较高结温，从而改变材料的禁带宽度，降低电子迁移率和漂移速率，导致器件输出电流和输出功率的降低这一物理过程。为了深入了解器件热电效应机理，器件沟道温度计算和热阻提取的研究是必不可少的环节。在器件设计及其热管理优化中，减小器件热阻、增强器件自身的散热能力是所有研究人员及工程师的共同目标；在非线性热电大信号建模过程中，热阻作为热电模型中最为重要的参数，其准确性将直接影响到大信号模型对器件直流及射频特性的预测精度；在具体电路设计中，热阻同样是考察电路单元性能的重要指标。因此，如何实现器件工作状态下沟道温度的准确计算和热阻的精确提取已成为GaN器件制造及器件建模领域的研究热点。
目前热阻提取的方法可大致分为实验方法和有限元仿真方法两大类。实验方法又可分为光学方法、物理接触法和电学方法三种。其中，光学方法和物理接触法基于各自的热测量数据以及热阻与沟道温度的物理关系表达式，完成对器件的热阻提取，比较具有代表性的是2006年英国布里斯托大学Andrei Sar ua报道的结合红外热成像法和拉曼光谱法进行热阻提取的方式，以及2007年法国阿尔卡特泰雷兹III-V实验室Aubry等人报道的基于扫描热显微镜进行热阻提取的方法。基于这两种方法都可以得到器件的温度分布图，给人更为直观的结果。但这些方法都需要昂贵的测试仪器，且仪器需要经过培训的专业人员才能进行操作，大大增加了热阻提取的成本；此外，由于仪器自身的限制，对于待测器件还需要专门制作测试结构以实现测量，这增加了热阻提取的复杂程度，大大降低了参数提取的效率；测试仪器空间分辨率上的限制也会直接影响测试结果，测试得到的仅为分辨率范围内温度的平均值。另外，测试仪器的探头等设施与器件的接触也可能改变器件表面的温度分布，从而给热阻提取带来不可忽略的误差。
电学方法则以直流及脉冲测试相结合的方式为主，比较具有代表性的报道是2013年西班牙马德里理工大学的Sara Martin-Horcajo等人提出的热阻提取方法。该方法中直流及脉冲IV测试所需的仪器均为半导体在片测试中的常见设备，且仪器操作相对光学法和物理接触法更为简易，但该方法获得的测试结果没有光学法和物理接触法的直观。且基于该方法进行热阻提取需要满足两个前提条件，即极短脉冲时自热效应可以忽略以及经过校准后沟道内温度变化仅由器件自热效应导致。但实际测试中，由于脉冲信号调制器及相关测试仪器自身的限制，极短脉冲信号(脉冲宽度小于100ns)很难获得，因此器件的自热效应无法完全避免；此外，虽然他们在进行脉冲测试时，将静态偏置点设置在Vgsq＝0V，Vdsq＝0V，以期在极大程度上降低器件陷阱效应带来的栅漏极滞后效应。此外，2015年，电子科技大学的赵晓冬等人也提出了一种适用于AlGaN/GaN HEMTs器件的新型非线性沟道热阻提取方法。该方法基于不同环境温度下脉冲I-V测试得到的IV特性曲线，根据沟道电流和沟道温度的对应关系，将直流IV和脉冲IV的电流差值转换为以沟道功耗为自变量的温度函数，从而提取出晶体管功耗相关的非线性沟道热阻。但以上这两种电学方法中，动态陷阱效应等色散特性对漏极输出电流的影响仍然无法基于现有实验手段完全剔除。这些测试条件与假设条件之间存在的差异，将直接导致基于器件直流及脉冲IV测试进行等效热阻提取时结果的不准确。
有限元热电仿真(ANSYS)方法主要依托目前日渐成熟的CAD技术，通过在软件中模拟器件工作的方式，基于仿真数据完成热阻的提取。该类方法不需要复杂的器件测试，因此相比于其它方法更易于操作和实施。比较具有代表性的报道是2014年电子科技大学汪昌思等人提出的热电模型及其参数提取方法。该方法中，基于对ANSYS仿真软件中建立的器件模型分别进行瞬态和稳态仿真，基于仿真数据进行两个热电子网络中热阻和热容的提取。但通常仿真软件中的模型会与实际器件存在一定差异，例如材料热导率与温度之间非线性特性的表征；此外，ANSYS也无法对常规GaN器件中真实存在的一些化学反应进行仿真计算。以上这些都是造成无法精确提取热阻的重要因素。
因此，如何降低传统实验方法中测试仪器的限制，减少传统有限元热电仿真方法中模型与实际器件存在较大差异等方面的因素带来的误差，提高热电模型中热阻提取的精度，是本领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种热阻提取方法及系统，在集成红外测试和有限元热仿真两种方法优势的同时，极大程度上降低了传统方法中测试仪器的限制以及有限元仿真过程中模型与实际器件存在较大差异等方面的因素带来的误差，大大提高了热电模型中热阻提取的精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种热阻提取方法，所述热阻提取方法包括：
获取氮化镓高电子迁移率晶体管器件的预设偏置点的静态功耗和静态功耗密度；
获取所述静态功耗下所述器件的红外热成像实测沟道温度；
根据所述静态功耗密度对所述器件进行稳态热仿真，生成所述器件的仿真沟道温度分布曲线；
根据所述红外热成像实测沟道温度和所述仿真沟道温度分布曲线对所述器件的热仿真模型中各层材料的热导率进行校准，获得校准后的热仿真模型；
根据所述校准后的热仿真模型确定参考点的温度；
根据所述参考点的温度计算所述器件的热阻。
可选的，所述获取氮化镓高电子迁移率晶体管器件的预设偏置点的静态功耗和静态功耗密度，具体包括：
获取所述器件的预设偏置点的漏极电压和漏极电流；
根据所述漏极电压和所述漏极电流计算所述静态功耗；
获取所述器件的总栅宽；
根据所述静态功耗和所述总栅宽计算所述静态功耗密度。
可选的，所述获取所述静态功耗下所述器件的红外热成像实测沟道温度，具体包括：
获取所述预设偏置点的漏极电压和漏极电流；
获取预设红外热成像放大倍率；
根据所述预设红外热成像放大倍率获取所述器件偏置在所述漏极电压和所述漏极电流的状态下时，所述器件的红外热成像实测沟道温度；所述红外热成像实测沟道温度包括多个离散的温度值。
可选的，所述根据所述红外热成像实测沟道温度和所述仿真沟道温度分布曲线对所述器件的热仿真模型中各层材料的热导率进行校准，获得校准后的热仿真模型，具体包括：
根据所述仿真沟道温度分布曲线获得平均仿真沟道温度分布曲线；
调整所述热仿真模型中各层材料的热导率，计算所述热导率对应的所述平均仿真沟道温度分布曲线与所述红外热成像实测沟道温度中的多个离散的温度值的百分比误差；
当所述百分比误差达到预设百分比值时，获取所述平均仿真沟道温度分布曲线对应的所述热仿真模型中各层材料的热导率作为所述校准后的热仿真模型中各层材料的热导率，完成所述热仿真模型的校准。
可选的，所述根据所述仿真沟道温度分布曲线获得平均仿真沟道温度分布曲线，具体包括：
获取所述红外热成像放大倍率对应的空间分辨率；
获取所述器件的所述仿真沟道温度分布曲线；所述仿真沟道温度分布曲线为距离-温度曲线；
根据所述空间分辨率计算所述仿真沟道温度分布曲线上温度的平均值，获得多个平均仿真沟道温度值；
将所述多个平均仿真沟道温度值采用内插法生成所述平均仿真沟道温度分布曲线。
可选的，所述根据所述校准后的热仿真模型确定参考点的温度，具体包括：
根据所述校准后的热仿真模型确定第一参考点的温度Tchannel；所述校准后的热仿真模型包括源极、栅极、漏极、铝镓氮层、本征层、成核层、衬底层和热沉层；所述参考点包括第一参考点、第二参考点、第三参考点和第四参考点；所述第一参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述本征层的上表面；
根据所述校准后的热仿真模型确定所述第二参考点的温度Tnucleation，所述第二参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述成核层的上表面；
根据所述校准后的热仿真模型确定所述第三参考点的温度Tsub，所述第三参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述衬底层的上表面；
根据所述校准后的热仿真模型确定所述第四参考点的温度Tsink，所述第四参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述热沉层的上表面。
可选的，所述根据所述参考点的温度计算所述器件的热阻，具体包括：
根据公式Rth-channel＝(Tchannel-Tnucleation)/Pdiss计算所述器件的沟道热阻；其中Rth-channel表示沟道热阻，Tchannel表示所述第一参考点的温度，Tnucleation表示所述第二参考点的温度，Pdiss表示静态功耗；
根据公式Rth-surf＝(Tnucleation-Tsub)/Pdiss计算所述本征层与所述衬底层的界面热阻；其中Rth-surf表示器件本征层与衬底层的界面热阻，Tsub表示所述第三参考点的温度；
根据公式Rth-sub＝(Tsub-Tsink)/Pdiss计算所述器件的衬底热阻；其中Rth-sub表示衬底热阻，Tsink表示所述第四参考点的温度；
根据公式Rth-sink＝(Tsink-Tamb)/Pdiss计算所述器件的热沉热阻；其中Rth-sink表示所述热沉热阻，Tamb表示所述热沉层下表面的温度。
本发明还公开了一种热阻提取系统，所述热阻提取系统包括：
静态参数获取模块，用于获取氮化镓高电子迁移率晶体管器件的预设偏置点的静态功耗和静态功耗密度；
实测沟道温度获取模块，用于获取所述静态功耗下所述器件的红外热成像实测沟道温度；
仿真温度曲线获取模块，用于根据所述静态功耗密度对所述器件进行稳态热仿真，生成所述器件的仿真沟道温度分布曲线；
校准模块，用于根据所述红外热成像实测沟道温度和所述仿真沟道温度分布曲线对所述器件的热仿真模型中各层材料的热导率进行校准，获得校准后的热仿真模型；
参考点温度确定模块，用于根据所述校准后的热仿真模型确定参考点的温度；
热阻计算模块，用于根据所述参考点的温度计算所述器件的热阻。
可选的，所述校准模块具体包括：
平均温度曲线获取单元，用于根据所述仿真沟道温度分布曲线获得平均仿真沟道温度分布曲线；
百分比误差获取单元，用于调整所述热仿真模型中各层材料的热导率，计算所述热导率对应的所述平均仿真沟道温度分布曲线与所述红外热成像实测沟道温度中的多个离散的温度值的百分比误差；
模型校准单元，用于当所述百分比误差达到预设百分比值时，获取所述平均仿真沟道温度分布曲线对应的所述热仿真模型中各层材料的热导率作为所述校准后的热仿真模型中各层材料的热导率，完成所述热仿真模型的校准。
可选的，所述平均温度曲线获取单元具体包括：
空间分辨率获取子单元，用于获取所述红外热成像放大倍率对应的空间分辨率；
仿真温度曲线获取子单元，用于获取所述器件的所述仿真沟道温度分布曲线；所述仿真沟道温度分布曲线为距离-温度曲线；
平均仿真沟道温度值获取子单元，用于根据所述空间分辨率计算所述仿真沟道温度分布曲线上温度的平均值，获得多个平均仿真沟道温度值；
平均温度曲线获取子单元，用于将所述多个平均仿真沟道温度值采用内插法生成所述平均仿真沟道温度分布曲线。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供一种热阻提取方法及系统，所述方法基于获取的所述静态功耗下所述器件的红外热成像实测沟道温度分布，对所述器件的热仿真模型进行校准，并根据所述校准后的热仿真模型进行器件热阻的计算。该方法结合了红外热成像法结果直观和ANSYS仿真法简易、成本低的优势，同时,通过两种不同方法间的互补解决了红外热成像法空间分辨率低和ANSYS仿真中模型与实际器件存在差异这两大缺陷带来的误差，极大提高了热阻提取的准确度。
另外，为了能够提取得到器件本征层与衬底之间的界面热阻，本发明提供的热阻提取方法及系统，还给出了GaN HEMT器件本征缓冲层与不同器件衬底界面热阻的提取方法，通过在ANSYS热仿真模型中添加一块极薄的AlN(Aluminium Nitride)成核层来实现实现界面热阻的提取，在保证器件仿真原有物理意义的同时克服了ANSYS热仿真自身的限制，能够准确提取得到界面热阻，从而能够为器件工艺参数及热管理优化提供先验指导。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种热阻提取方法的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的所述器件的仿真结构图；
图3为本发明实施例提供的器件热仿真模型的示意图；
图4为本发明实施例提供的红外热成像测试结果与ANSYS仿真结果的对比图；
图5为本发明实施例构建的四阶考尔网络模型的热等效电路拓扑图；
图6为本发明实施例提供的热等效电路拓扑仿真结果与瞬态漏极电流测试数据的对比图；
图7为本发明提供的一种热阻提取系统的系统结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种热阻提取方法及系统，在集成红外测试和有限元热仿真两种方法优势的同时，极大程度上降低了传统方法中测试仪器的限制以及有限元仿真过程中模型与实际器件存在较大差异等方面的因素带来的误差，大大提高了热电模型中热阻提取的精度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明提供的一种热阻提取方法的方法流程图。参见图1，所述热阻提取方法包括：
步骤101：获取氮化镓高电子迁移率晶体管器件的预设偏置点的静态功耗和静态功耗密度。
所述步骤101具体包括：
获取所述氮化镓高电子迁移率晶体管器件(以下简称器件)的预设偏置点的漏极电压和漏极电流，具体为：
针对需要提取参数的氮化镓高电子迁移率晶体管，常温下(25℃)进行静态I-V测试(Vgs＝-4～0V，Vds＝0～30V)；其中Vgs表示栅极-源极电压，Vds表示漏极-源极电压。
通过静态I-V测试得到不同栅极-源极电压Vgs下，漏极-源极电流和漏极-源极电压Ids-Vds关系曲线。
在所述Ids-Vds关系曲线上选取一点作为所述预设偏置点，所述预设偏置点的选取根据器件实际情况确定。本实施例中选取所述Ids-Vds关系曲线上漏极电压Vds＝12V、漏极电流Ids＝0.2A的点为所述预设偏置点。
根据所述漏极电压和所述漏极电流计算所述静态功耗，所述静态功耗的计算公式为：
Pdiss＝Ids×Vds (1)
其中Pdiss表示静态功耗，Ids表示漏极-源极电流，Vds表示漏极-源极电压。
获取所述器件的总栅宽，根据所述静态功耗和所述总栅宽计算所述静态功耗密度。所述静态功耗密度的计算公式为：
其中，ρdiss表示静态功耗密度，W表示总栅宽。
本实施例中所述器件的总栅宽为750μm，在漏极电压Vds＝12V、漏极电流Ids＝0.2A的条件下，根据公式(1)和公式(2)计算得到所述器件的静态功耗密度为3.2W/mm。
步骤102：获取所述静态功耗下所述器件的红外热成像实测沟道温度；
所述步骤102具体包括：
获取所述预设偏置点的漏极电压和漏极电流。本实施例中所述预设偏置点的漏极电压Vds＝12V、漏极电流Ids＝0.2A。
获取预设红外热成像放大倍率。所述预设红外热成像放大倍率根据所述器件的实际情况而定。本实施例中设定所述预设红外热成像放大倍率为5倍。
根据所述预设红外热成像放大倍率获取所述器件偏置在所述漏极电压和所述漏极电流的状态下时，所述器件的红外热成像实测沟道温度；所述红外热成像实测沟道温度包括多个离散的温度值。
本实施例中是将所述器件偏置在漏极电压Vds＝12V，漏极电流Ids＝0.2A的状态下，红外热成像仪设置为5X放大倍率对所述器件进行红外热成像。整个测量过程中，温控载台将所述器件下方热沉的温度控制在70℃，得到对应静态功耗下的器件温度分布，即获得所述器件的红外热成像实测沟道温度。
步骤103：根据所述静态功耗密度对所述器件进行稳态热仿真，生成所述器件的仿真沟道温度分布曲线。
在有限元仿真软件ANSYS的Mechanical APDL模块中，生成所述器件的结构图。图2为本发明实施例提供的所述器件的仿真结构图。参见图2，所述器件的结构包括源极(Source)、栅极(Gate)、漏极(Drain)、铝镓氮层(AlGaN)、GaN本征层、AlN成核层、SiC衬底层和热沉层(Heat sink)。
针对器件本征层与衬底之间的界面热阻，本发明提出一种通过在ANSYS热仿真模型中添加一块极薄的成核层(AlN)的方式来实现参数提取的方法。
图3为本发明实施例提供的器件热仿真模型的示意图。本实施例中选取器件物理结构的1/4进行建模，最终生成图3所示的所述器件的热仿真模型。
在所述器件的栅极下方、GaN层的表面，设置heat flux热源，按照所述静态功耗密度对所述器件进行激励。本实施例中采用3.2W/mm的静态功耗密度对器件进行激励。模型底面采用恒温边界条件(Tamb＝70℃)，其余表面均设置为绝热边界条件。完成上述设置后，对所述器件进行稳态热仿真求解。
在ANSYS中完成仿真求解后，在所述器件的GaN层表面添加路径，获得该路径上点的温度分布，即获得所述器件的仿真沟道温度分布曲线。
步骤104：根据所述红外热成像实测沟道温度和所述仿真沟道温度分布曲线对所述器件的热仿真模型中各层材料的热导率进行校准，获得校准后的热仿真模型；
所述步骤104具体包括：
根据所述仿真沟道温度分布曲线获得平均仿真沟道温度分布曲线，具体为：
获取所述红外热成像放大倍率对应的空间分辨率；
获取所述器件的所述仿真沟道温度分布曲线；所述仿真沟道温度分布曲线为距离-温度曲线；
根据所述空间分辨率计算所述仿真沟道温度分布曲线上温度的平均值，获得多个平均仿真沟道温度值；
采用内插法以内部差值的方式将所述多个平均仿真沟道温度值整理成一条平滑的曲线，即为所述平均仿真沟道温度分布曲线。
在本实施例中，红外热成像采用的是5倍的放大倍率，5X放大倍率对应的空间分辨率为7μm。因此沿沟道方向以7μm为单位进行温度平均，计算所述仿真沟道温度分布曲线上温度的平均值，获得多个平均仿真沟道温度值。例如计算0～7μm距离内温度的平均值为一个平均仿真沟道温度值，8～14μm距离内温度的平均值为另一个平均仿真沟道温度值，以此类推，即可得到多个离散的平均仿真沟道温度值，再通过内部插值方式将多个离散点整理成一条平滑的平均仿真沟道温度分布曲线，以实现与实测值的趋势对比。
图4为本发明实施例提供的红外热成像测试结果与ANSYS仿真结果的对比图。图4中的多个小实心三角形表示所述器件的红外热成像实测沟道温度，其中每个小实心三角形表示一个离散的温度值。图4中的虚线401为ANSYS仿真得到的所述器件的仿真沟道温度分布曲线，曲线402为沿X方向以7μm为单位对虚线401的结果取平均值得到的所述平均仿真沟道温度分布曲线。
将采用内插法得到的所述平均仿真沟道温度分布曲线与红外热成像测量得到的所述红外热成像实测沟道温度进行对比，通过调整所述热仿真模型中各层材料的热导率使仿真结果与红外热成像测试结果保持大体一致，完成ANSYS热仿真模型的校准。其中所述调整所述热仿真模型中各层材料的热导率优选为调整所述GaN层的热导率。具体为：
调整所述热仿真模型中各层材料的热导率，计算所述热导率对应的所述平均仿真沟道温度分布曲线与所述红外热成像实测沟道温度中的多个离散的温度值的百分比误差；
当所述百分比误差达到预设百分比值时，获取所述平均仿真沟道温度分布曲线对应的所述热仿真模型中各层材料的热导率作为所述校准后的热仿真模型中各层材料的热导率，完成所述热仿真模型的校准。
图4中红外热成像实测沟道温度与所述平均仿真沟道温度分布曲线有较高的重合度，所述平均仿真沟道温度分布曲线与所述红外热成像实测沟道温度中的多个离散的温度值的百分比误差达到预设百分比值，说明已经完成了ANSYS热仿真模型的校准。
本发明基于红外热成像测试数据完成对GaN器件三维有限元仿真模型材料热导率的校准，同时结合了两种方法的优点。步骤102中的红外热成像测试可以更为真实得反应器件处于工作状态时的温度分布，而步骤103和步骤104中基于ANSYS的三维有限元热仿真则使器件温度分布的获取变得更加灵活，有效避免了测试仪器精度带来的误差。因此，在红外热成像测试的基础上，再对ANSYS热仿真模型参数进行校准，能够大幅提高热阻参数提取的精度。
步骤105：根据所述校准后的热仿真模型确定参考点的温度。
在器件的本征层(GaN)、成核层(AlN)、衬底层(SiC)和热沉层(Heat Sink)表面添加路径以获得这些路径上固定点的温度分布，选取沿沟道方向栅极垂直正下方位置处的点作为参考点，提取参考点的温度分别作为图2中的Tchannel、Tnucleation、Tsub和Tsink用于热阻提取。具体为：
获取第一参考点的温度Tchannel，所述第一参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述本征层的上表面；
获取第二参考点的温度Tnucleation，所述第二参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述成核层的上表面；
获取第三参考的温度Tsub，所述第三参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述衬底层的上表面；
获取第四参考点的温度Tsink，所述第四参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述热沉层的上表面。
步骤106：根据所述参考点的温度计算所述器件的热阻。具体为：
根据所述第一参考点的温度和所述第二参考点的温度计算所述器件的沟道热阻，所述沟道热阻的计算公式为：
Rth-channel＝(Tchannel-Tnucleation)/Pdiss (3)
其中Rth-channel表示沟道热阻，Tchannel表示所述第一参考点的温度，Tnucleation表示所述第二参考点的温度，Pdiss表示静态功耗；
根据所述第二参考点的温度和所述第三参考点的温度计算所述器件的界面热阻，所述界面热阻的计算公式为：
Rth-surf＝(Tnucleation-Tsub)/Pdiss (4)
其中Rth-surf表示器件本征层与衬底层的界面热阻，Tsub表示所述第三参考点的温度；
根据所述第三参考点的温度和所述第四参考点的温度计算所述器件的衬底热阻，所述衬底热阻的计算公式为：
Rth-sub＝(Tsub-Tsink)/Pdiss (5)
其中Rth-sub表示衬底热阻，Tsink表示所述第四参考点的温度；
根据所述第四参考点的温度计算所述器件的热沉热阻，所述热沉热阻的计算公式为：
Rth-sink＝(Tsink-Tamb)/Pdiss (6)
其中Rth-sink表示所述热沉热阻；Tamb表示所述热沉层下表面的温度。
根据提取出的器件沟道热阻Rth-channel、器件GaN本征层与衬底层的接触热阻Rth-surf、器件衬底热阻Rth-sub和器件热沉热阻Rth-sink，构建四阶考尔(Cauer)网络模型。图5为本发明实施例构建的四阶考尔网络模型的热等效电路拓扑图。参见图5，所述热等效电路拓扑图中包括热阻Rth1、Rth2、Rth3、Rth4和热容Cth1、Cth2、Cth3、Cth4。所述沟道热阻Rth-channel、所述GaN本征层与衬底层的接触热阻Rth-surf、所述衬底热阻Rth-sub和所述热沉热阻Rth-sink即分别对应所述热等效电路拓扑图中的Rth1、Rth2、Rth3、Rth4。
为了能够提取得到器件本征层与衬底之间的界面热阻，本发明提出在ANSYS热仿真模型中添加一块极薄的成核层(AlN)来实现。通过仿真计算得到的成核层上表面温度(Tnucleation)和衬底上表面温度(Tsub)，基于公式(4)来实现界面热阻的提取。此方法在保证器件仿真原有物理意义的同时克服了ANSYS热仿真自身的限制，能够准确提取得到界面热阻。
对所述校准后的热仿真模型，在ANSYS中进行瞬态热仿真，得到器件沟道温度与时间的关系曲线。基于该温度与时间的关系曲线，在安捷伦先进设计系统(KeysightAdvanced Design System，ADS)中根据图5所示的电路拓扑进行瞬态仿真，采用曲线拟合的方式提取出对应的热容Cth1、Cth2、Cth3、Cth4。其中Cth1对应器件沟道的热容；Cth2对应器件成核层的热容；Cth3对应衬底的热容；Cth4对应热沉的热容。
热容与热阻共同构成图5所示的热等效电路拓扑图，形成一个完整的热电子网络。热容的存在可以精确表征器件的热瞬态特性，即器件内部温度随时间的变化规律。
本发明采用图5所示Cauer热等效电路拓扑代替传统的福斯特(Foster)网络模型，从而保证了等效电路拓扑与器件结构的一一对应，图5中Rth1(Rth-channel)和Cth1分别代表器件沟道热阻和热容，Rth2(Rth-surf)和Cth2分别代表GaN本征层与衬底的界面热阻和成核层的热容，Rth3(Rth-sub)和Cth3分别代表衬底热阻和热容，Rth4(Rth-sink)和Cth4分别代表热沉的热阻和热容。基于校准后的ANSYS有限元热仿真获取的Tchannel(缓冲层上表面温度)、Tnucleation(成核层上表面温度)、Tsub(衬底上表面温度)和Tsink(热沉上表面温度)，根据步骤106中的公式(3)-(6)，即可完成热阻参数提取。该提取过程更具有物理意义，从而有效避免了传统热电模型中热阻参数基于纯经验的数据拟合的缺点。
下面对本发明实施例中热阻和热容提取结果的准确性进行验证。
基于脉冲IV在片测试系统，在常温下(25℃)对所述器件进行漏极单脉冲测试，测量得到脉冲宽度为1ms的瞬态漏极电流曲线。
在Keysight AdvancedDesign System(ADS)中，对图5所示的电路拓扑进行瞬态仿真，获得漏极电流随时间的变化曲线。将所述漏极电流随时间的变化曲线与所述脉冲宽度为1ms的瞬态漏极电流曲线进行对比，以验证基于本发明提供的热阻提取方法提取得到的热阻数据的准确性。
图6为本发明实施例提供的热等效电路拓扑仿真结果与瞬态漏极电流测试数据的对比图。参见图6，横坐标表示时间，纵坐标表示漏极电流。图6中较为平滑的曲线601为热等效电路拓扑仿真得到的所述漏极电流随时间的变化曲线。图6中毛刺较多的曲线602为瞬态漏极电流测试得到的所述脉冲宽度为1ms的瞬态漏极电流曲线。由图6可以看出，基于本发明提出的热阻提取方法得到的热电网络对应的仿真结果与实测结果几乎完全吻合，证明所述热阻提取方法提取得到的的热阻和热容是准确的。
本发明提供的热阻提取方法，能够解决采用ANSYS进行热仿真时，模型参数与实际器件物理参数存在差异、部分物理参数无法直接获取，以及采用红外热成像测试时，仪器自身存在不同程度限制等方面的问题，通过调整ANSYS热仿真模型参数以保持仿真结果与实际红外热成像测试结果在趋势上保持一致的途径，来校准ANSYS热仿真模型，使得基于ANSYS软件有限元仿真得到的结果具有更高的可信度。该方法结合了红外热成像法结果直观和ANSYS仿真法简易、成本低的优势，同时，通过红外热成像法和ANSYS仿真法这两种不同方法间的互补，解决了红外热成像法空间分辨率低和ANSYS仿真中模型与实际器件存在差异这两大缺陷带来的误差，极大得提高了热阻提取的准确度。
另外，相比于传统热电模型采用的Foster网络，本发明采用的Cauer热等效电路拓扑能够与器件的结构一一对应，因此，其表示的物理意义更加明确。基于该拓扑，本发明还根据界面热阻的概念，给出了GaN HEMT器件缓冲层与不同器件衬底界面热阻的提取方法，该方法能够为器件工艺参数及热管理优化提供先验指导。
本发明还提供了一种热阻提取系统。图7为本发明提供的一种热阻提取系统的系统结构图。参见图7，所述热阻提取系统包括：
静态参数获取模块701，用于获取氮化镓高电子迁移率晶体管器件的预设偏置点的静态功耗和静态功耗密度；
实测沟道温度获取模块702，用于获取所述静态功耗下所述器件的红外热成像实测沟道温度；
仿真温度曲线获取模块703，用于根据所述静态功耗密度对所述器件进行稳态热仿真，生成所述器件的仿真沟道温度分布曲线；
校准模块704，用于根据所述红外热成像实测沟道温度和所述仿真沟道温度分布曲线对所述器件的热仿真模型中各层材料的热导率进行校准，获得校准后的热仿真模型；
参考点温度确定模块705，用于根据所述校准后的热仿真模型确定参考点的温度；
热阻计算模块706，用于根据所述参考点的温度计算所述器件的热阻。
其中，所述静态参数获取模块701具体包括：
预设偏置点参数获取单元，用于获取所述氮化镓高电子迁移率晶体管器件的预设偏置点的漏极电压和漏极电流；
静态功耗获取单元，用于根据所述漏极电压和所述漏极电流计算所述静态功耗；
总栅宽获取单元，用于获取所述器件的总栅宽；
静态功耗密度获取单元，用于根据所述静态功耗和所述总栅宽计算所述静态功耗密度。
所述实测沟道温度获取模块702具体包括：
预设偏置点参数获取单元，用于获取所述预设偏置点的漏极电压和漏极电流；
放大倍率获取单元，用于获取预设红外热成像放大倍率；
实测沟道温度获取单元，用于根据所述预设红外热成像放大倍率获取所述器件偏置在所述漏极电压和所述漏极电流的状态下时，所述器件的红外热成像实测沟道温度；所述红外热成像实测沟道温度包括多个离散的温度值。
所述校准模块704具体包括：
平均温度曲线获取单元，用于根据所述仿真沟道温度分布曲线获得平均仿真沟道温度分布曲线；
百分比误差获取单元，用于调整所述热仿真模型中各层材料的热导率，计算所述热导率对应的所述平均仿真沟道温度分布曲线与所述红外热成像实测沟道温度中的多个离散的温度值的百分比误差；
模型校准单元，用于当所述百分比误差达到预设百分比值时，获取所述平均仿真沟道温度分布曲线对应的所述热仿真模型中各层材料的热导率作为所述校准后的热仿真模型中各层材料的热导率，完成所述热仿真模型的校准。
其中，所述平均温度曲线获取单元具体包括：
空间分辨率获取子单元，用于获取所述红外热成像放大倍率对应的空间分辨率；
仿真温度曲线获取子单元，用于获取所述器件的所述仿真沟道温度分布曲线；所述仿真沟道温度分布曲线为距离-温度曲线；
平均仿真沟道温度值获取子单元，用于根据所述空间分辨率计算所述仿真沟道温度分布曲线上温度的平均值，获得多个平均仿真沟道温度值；
平均温度曲线获取子单元，用于将所述多个平均仿真沟道温度值采用内插法生成所述平均仿真沟道温度分布曲线。
所述参考点温度确定模块705具体包括：
第一参考点温度确定单元，用于根据所述校准后的热仿真模型确定所述第一参考点的温度Tchannel，所述第一参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述本征层的上表面；
第二参考点温度确定单元，用于根据所述校准后的热仿真模型确定所述第二参考点的温度Tnucleation，所述第二参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述成核层的上表面；
第三参考点温度确定单元，用于根据所述校准后的热仿真模型确定所述第三参考的温度Tsub，所述第三参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述衬底层的上表面；
第四参考点温度确定单元，用于根据所述校准后的热仿真模型确定所述第四参考点的温度Tsink，所述第四参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述热沉层的上表面。
所述热阻计算模块706具体包括：
沟道热阻计算单元，用于根据公式Rth-channel＝(Tchannel-Tnucleation)/Pdiss计算所述器件的沟道热阻；其中Rth-channel表示沟道热阻，Tchannel表示所述第一参考点的温度，Tnucleation表示所述第二参考点的温度，Pdiss表示静态功耗；
界面热阻计算单元，用于根据公式Rth-surf＝(Tnucleation-Tsub)/Pdiss计算所述本征层与所述衬底层的界面热阻；其中Rth-surf表示器件本征层与衬底层的界面热阻，Tsub表示所述第三参考点的温度；
衬底热阻计算单元，用于根据公式Rth-sub＝(Tsub-Tsink)/Pdiss计算所述器件的衬底热阻；其中Rth-sub表示衬底热阻，Tsink表示所述第四参考点的温度；
热沉热阻计算单元，用于根据公式Rth-sink＝(Tsink-Tamb)/Pdiss计算所述器件的热沉热阻；其中Rth-sink表示所述热沉热阻，Tamb表示所述热沉层下表面的温度。
可见，本发明提供的热阻提取方法，能够解决采用ANSYS进行热仿真时，模型参数与实际器件物理参数存在差异、部分物理参数无法直接获取，以及采用红外热成像测试时，仪器自身存在不同程度限制等方面的问题，通过调整ANSYS热仿真模型参数以保持仿真结果与实际红外热成像测试结果在趋势上保持一致的途径，来校准ANSYS热仿真模型，使得基于ANSYS软件有限元仿真得到的结果具有更高的可信度。该方法结合了红外热成像法结果直观和ANSYS仿真法简易、成本低的优势，同时，通过两种不同方法间的互补解决了红外热成像法空间分辨率低和ANSYS仿真中模型与实际器件存在差异这两大缺陷带来的误差，极大得提高了热阻提取的准确度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种热阻提取方法，其特征在于，所述热阻提取方法包括：
获取氮化镓高电子迁移率晶体管器件的预设偏置点的静态功耗和静态功耗密度；
获取所述静态功耗下所述器件的红外热成像实测沟道温度；
根据所述静态功耗密度对所述器件进行稳态热仿真，生成所述器件的仿真沟道温度分布曲线；
根据所述红外热成像实测沟道温度和所述仿真沟道温度分布曲线对所述器件的热仿真模型中各层材料的热导率进行校准，获得校准后的热仿真模型；
根据所述校准后的热仿真模型确定参考点的温度；
根据所述参考点的温度计算所述器件的热阻。
2.根据权利要求1所述的热阻提取方法，其特征在于，所述获取氮化镓高电子迁移率晶体管器件的预设偏置点的静态功耗和静态功耗密度，具体包括：
获取所述器件的预设偏置点的漏极电压和漏极电流；
根据所述漏极电压和所述漏极电流计算所述静态功耗；
获取所述器件的总栅宽；
根据所述静态功耗和所述总栅宽计算所述静态功耗密度。
3.根据权利要求2所述的热阻提取方法，其特征在于，所述获取所述静态功耗下所述器件的红外热成像实测沟道温度，具体包括：
获取所述预设偏置点的漏极电压和漏极电流；
获取预设红外热成像放大倍率；
根据所述预设红外热成像放大倍率获取所述器件偏置在所述漏极电压和所述漏极电流的状态下时，所述器件的红外热成像实测沟道温度；所述红外热成像实测沟道温度包括多个离散的温度值。
4.根据权利要求3所述的热阻提取方法，其特征在于，所述根据所述红外热成像实测沟道温度和所述仿真沟道温度分布曲线对所述器件的热仿真模型中各层材料的热导率进行校准，获得校准后的热仿真模型，具体包括：
根据所述仿真沟道温度分布曲线获得平均仿真沟道温度分布曲线；
调整所述热仿真模型中各层材料的热导率，计算所述热导率对应的所述平均仿真沟道温度分布曲线与所述红外热成像实测沟道温度中的多个离散的温度值的百分比误差；
当所述百分比误差达到预设百分比值时，获取所述平均仿真沟道温度分布曲线对应的所述热仿真模型中各层材料的热导率作为所述校准后的热仿真模型中各层材料的热导率，完成所述热仿真模型的校准。
5.根据权利要求4所述的热阻提取方法，其特征在于，所述根据所述仿真沟道温度分布曲线获得平均仿真沟道温度分布曲线，具体包括：
获取所述红外热成像放大倍率对应的空间分辨率；
获取所述器件的所述仿真沟道温度分布曲线；所述仿真沟道温度分布曲线为距离-温度曲线；
根据所述空间分辨率计算所述仿真沟道温度分布曲线上温度的平均值，获得多个平均仿真沟道温度值；
将所述多个平均仿真沟道温度值采用内插法生成所述平均仿真沟道温度分布曲线。
6.根据权利要求5所述的热阻提取方法，其特征在于，所述根据所述校准后的热仿真模型确定参考点的温度，具体包括：
根据所述校准后的热仿真模型确定第一参考点的温度Tchannel；所述校准后的热仿真模型包括源极、栅极、漏极、铝镓氮层、本征层、成核层、衬底层和热沉层；所述参考点包括第一参考点、第二参考点、第三参考点和第四参考点；所述第一参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述本征层的上表面；
根据所述校准后的热仿真模型确定所述第二参考点的温度Tnucleation，所述第二参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述成核层的上表面；
根据所述校准后的热仿真模型确定所述第三参考点的温度Tsub，所述第三参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述衬底层的上表面；
根据所述校准后的热仿真模型确定所述第四参考点的温度Tsink，所述第四参考点位于所述栅极的垂直正下方且位于所述热沉层的上表面。
7.根据权利要求6所述的热阻提取方法，其特征在于，所述根据所述参考点的温度计算所述器件的热阻，具体包括：
根据公式Rth-channel＝(Tchannel-Tnucleation)/Pdiss计算所述器件的沟道热阻；其中Rth-channel表示沟道热阻，Tchannel表示所述第一参考点的温度，Tnucleation表示所述第二参考点的温度，Pdiss表示静态功耗；
根据公式Rth-surf＝(Tnucleation-Tsub)/Pdiss计算所述本征层与所述衬底层的界面热阻；其中Rth-surf表示器件本征层与衬底层的界面热阻，Tsub表示所述第三参考点的温度；
根据公式Rth-sub＝(Tsub-Tsink)/Pdiss计算所述器件的衬底热阻；其中Rth-sub表示衬底热阻，Tsink表示所述第四参考点的温度；
根据公式Rth-sink＝(Tsink-Tamb)/Pdiss计算所述器件的热沉热阻；其中Rth-sink表示所述热沉热阻，Tamb表示所述热沉层下表面的温度。
8.一种热阻提取系统，其特征在于，所述热阻提取系统包括：
静态参数获取模块，用于获取氮化镓高电子迁移率晶体管器件的预设偏置点的静态功耗和静态功耗密度；
实测沟道温度获取模块，用于获取所述静态功耗下所述器件的红外热成像实测沟道温度；
仿真温度曲线获取模块，用于根据所述静态功耗密度对所述器件进行稳态热仿真，生成所述器件的仿真沟道温度分布曲线；
校准模块，用于根据所述红外热成像实测沟道温度和所述仿真沟道温度分布曲线对所述器件的热仿真模型中各层材料的热导率进行校准，获得校准后的热仿真模型；
参考点温度确定模块，用于根据所述校准后的热仿真模型确定参考点的温度；
热阻计算模块，用于根据所述参考点的温度计算所述器件的热阻。
9.根据权利要求8所述的热阻提取系统，其特征在于，所述校准模块具体包括：
平均温度曲线获取单元，用于根据所述仿真沟道温度分布曲线获得平均仿真沟道温度分布曲线；
百分比误差获取单元，用于调整所述热仿真模型中各层材料的热导率，计算所述热导率对应的所述平均仿真沟道温度分布曲线与所述红外热成像实测沟道温度中的多个离散的温度值的百分比误差；
模型校准单元，用于当所述百分比误差达到预设百分比值时，获取所述平均仿真沟道温度分布曲线对应的所述热仿真模型中各层材料的热导率作为所述校准后的热仿真模型中各层材料的热导率，完成所述热仿真模型的校准。
10.根据权利要求9所述的热阻提取系统，其特征在于，所述平均温度曲线获取单元具体包括：
空间分辨率获取子单元，用于获取所述红外热成像放大倍率对应的空间分辨率；
仿真温度曲线获取子单元，用于获取所述器件的所述仿真沟道温度分布曲线；所述仿真沟道温度分布曲线为距离-温度曲线；
平均仿真沟道温度值获取子单元，用于根据所述空间分辨率计算所述仿真沟道温度分布曲线上温度的平均值，获得多个平均仿真沟道温度值；
平均温度曲线获取子单元，用于将所述多个平均仿真沟道温度值采用内插法生成所述平均仿真沟道温度分布曲线。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111024260A (zh) * 2018-10-09 2020-04-17 上海汽车集团股份有限公司 一种功率半导体器件热点温度估计方法和装置
CN111665430A (zh) * 2020-03-27 2020-09-15 厦门市三安集成电路有限公司 一种GaN HEMT器件的热可靠性评估方法
CN111709162A (zh) * 2020-04-28 2020-09-25 全球能源互联网研究院有限公司 功率半导体模块中热阻分布计算方法、装置及存储介质
CN111983411A (zh) * 2020-07-10 2020-11-24 中国电子科技集团公司第十三研究所 多指栅型晶体管热阻测试方法、装置及终端设备
CN112630613A (zh) * 2020-12-02 2021-04-09 华东师范大学 一种多层堆叠的环栅场效应晶体管沟道温度预测的方法
CN113419120A (zh) * 2021-05-08 2021-09-21 同济大学 一种介质薄膜与金属界面热阻的测量方法及系统
CN114217198A (zh) * 2021-12-07 2022-03-22 北京工业大学 基于短脉冲大电流SiC MOSFET模块热阻测量方法
CN114580222A (zh) * 2022-05-09 2022-06-03 山东大学 用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统
CN115236478A (zh) * 2022-07-26 2022-10-25 华南理工大学 一种提取氮化镓器件热阻的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030055613A1 (en) * 2000-04-28 2003-03-20 Trw, Inc. Semi-physical modeling of HEMT DC-to high frequency electrothermal characteristics
CN101017510A (zh) * 2006-03-13 2007-08-15 信息产业部电子第五研究所 一种热阻网络模型及利用该模型计算微电子器件结温的方法
CN102103184A (zh) * 2011-01-23 2011-06-22 杭州电子科技大学 一种提取晶体管非线性热阻的方法
CN102955113A (zh) * 2011-08-17 2013-03-06 中国科学院微电子研究所 一种测量GaN基器件热可靠性的方法
CN104573330A (zh) * 2014-12-20 2015-04-29 电子科技大学 氮化镓高电子迁移率晶体管i-v模型参数的提取方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030055613A1 (en) * 2000-04-28 2003-03-20 Trw, Inc. Semi-physical modeling of HEMT DC-to high frequency electrothermal characteristics
CN101017510A (zh) * 2006-03-13 2007-08-15 信息产业部电子第五研究所 一种热阻网络模型及利用该模型计算微电子器件结温的方法
CN102103184A (zh) * 2011-01-23 2011-06-22 杭州电子科技大学 一种提取晶体管非线性热阻的方法
CN102955113A (zh) * 2011-08-17 2013-03-06 中国科学院微电子研究所 一种测量GaN基器件热可靠性的方法
CN104573330A (zh) * 2014-12-20 2015-04-29 电子科技大学 氮化镓高电子迁移率晶体管i-v模型参数的提取方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
赵晓冬 等: "一种新型的AlGaN/GaN HEMTs 非线性沟道热阻提取方法", 《2015年全国微波毫米波会议论文集》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111024260B (zh) * 2018-10-09 2021-08-17 上海汽车集团股份有限公司 一种功率半导体器件热点温度估计方法和装置
CN111024260A (zh) * 2018-10-09 2020-04-17 上海汽车集团股份有限公司 一种功率半导体器件热点温度估计方法和装置
CN111665430A (zh) * 2020-03-27 2020-09-15 厦门市三安集成电路有限公司 一种GaN HEMT器件的热可靠性评估方法
CN111709162A (zh) * 2020-04-28 2020-09-25 全球能源互联网研究院有限公司 功率半导体模块中热阻分布计算方法、装置及存储介质
CN111709162B (zh) * 2020-04-28 2023-05-02 全球能源互联网研究院有限公司 功率半导体模块中热阻分布计算方法、装置及存储介质
CN111983411B (zh) * 2020-07-10 2022-12-27 中国电子科技集团公司第十三研究所 多指栅型晶体管热阻测试方法、装置及终端设备
CN111983411A (zh) * 2020-07-10 2020-11-24 中国电子科技集团公司第十三研究所 多指栅型晶体管热阻测试方法、装置及终端设备
CN112630613A (zh) * 2020-12-02 2021-04-09 华东师范大学 一种多层堆叠的环栅场效应晶体管沟道温度预测的方法
CN112630613B (zh) * 2020-12-02 2022-01-07 华东师范大学 一种多层堆叠的环栅场效应晶体管沟道温度预测的方法
CN113419120A (zh) * 2021-05-08 2021-09-21 同济大学 一种介质薄膜与金属界面热阻的测量方法及系统
CN114217198A (zh) * 2021-12-07 2022-03-22 北京工业大学 基于短脉冲大电流SiC MOSFET模块热阻测量方法
CN114217198B (zh) * 2021-12-07 2023-10-10 北京工业大学 基于短脉冲大电流SiC MOSFET模块热阻测量方法
CN114580222A (zh) * 2022-05-09 2022-06-03 山东大学 用于电子器件的高速瞬态热仿真方法及系统
CN115236478A (zh) * 2022-07-26 2022-10-25 华南理工大学 一种提取氮化镓器件热阻的方法

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