CN117252150A - SiC沟道迁移率TCAD仿真模型的校准方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种SiC沟道迁移率TCAD仿真模型的校准方法、设备及存储介质,该方法包括S1.制备SiC芯片;S2.进行SiC芯片性能测试,获得转移特性实验曲线、输出特性实验曲线及阈值电压实验值;S3.完成SiC芯片结构建模和性能仿真,获得转移特性仿真曲线及阈值电压仿真值;S4.基于SiC芯片阈值电压实验值和仿真值,校准氧化层固定电荷参数;S5.基于SiC芯片转移特性实验曲线和仿真曲线,校准迁移率模型参数和界面态参数;S6.基于校准得到的物理模型参数,获得SiC芯片输出特性仿真曲线;S7.对比SiC芯片输出特性实验曲线和仿真曲线并验证参数;根据SiC芯片特性曲线中不同工作区特点,降低了不同物理模型之间的耦合度,实现了多模型参数校准与提取,提高了SiC芯片仿真准确度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域,具体涉及一种SiC沟道迁移率TCAD仿真模型的校准方法、设备及存储介质。
背景技术
计算机辅助设计技术TCAD(Technology Computer Aided Design)是一种以计算机软件内部物理模型为基础,采用数值计算的方法求解半导体基本方程来描述半导体器件中载流子输运过程的技术,可模拟研究半导体工艺、器件和电路的实际特性。目前随着半导体产业和高性能电子计算机的快速发展,TCAD已成为半导体工艺分析、器件优化设计、器件可靠性分析等领域必不可少的工具之一,其大大缩短设计周期,降低实验成本。
TCAD仿真软件在数值模拟和解析分析过程中,关键物理模型与物理模型参数保留了半导体器件物理层面的实际意义,是连接芯片仿真过程和实际芯片特性的关键纽带,是完成高性能芯片开发和定制化设计的前提基础。它们需要准确地反映实际工艺水平,才能达到用仿真结果模拟真实情况的目的。对于Si栅控型功率芯片,栅氧工艺的可控性和稳定性使得Si沟道迁移率涉及的TCAD物理模型基本成熟,能够满足不同工况下的芯片仿真需求。然而,与Si/SiO2界面相比,SiC/SiO2界面的高密度界面态和高表面粗糙度使得界面处存在着严重的电子俘获和散射作用,导致SiC栅控型芯片的沟道迁移率较低,也导致其沟道迁移率模型更加复杂。目前TCAD仿真软件中,SiC沟道迁移率涉及的仿真物理模型大多是基于SiC材料的一般物理行为,缺省的物理模型参数不能准确地表征SiC/SiO2界面的真实工艺特征,无法直接为SiC功率芯片的研发提供有效的仿真参考。同时,由于影响SiC沟道迁移率的TCAD物理模型复杂繁多,物理模型之间的耦合度较高,大量的模型参数无法直接根据芯片的实验测量结果来量化提取,导致模型参数具有随机性和不确定性。
因此如何降低多物理模型的耦合度,实现TCAD仿真模型中模型参数的准确校准和提取成为本技术领域亟需解决的课题之一。
发明内容
为克服上述现有技术的不足,本发明提供了一种用于SiC沟道迁移率TCAD仿真模型的校准方法,具体采用如下技术方案:
一种用于SiC沟道迁移率TCAD仿真模型的校准方法,其包括如下步骤:
S1.完成SiC LDMOSFET芯片的光刻版图设计,并进行实际流片,制备得到SiCLDMOSFET芯片;
S2.对SiC LDMOSFET芯片进行性能测试,分别测量得到不同温度下芯片的转移特性实验曲线和输出特性实验曲线,并提取得到阈值电压的实验值;
S3.采用TCAD仿真软件对SiC LDMOSFET芯片进行结构建模和性能仿真,获得不同温度下芯片的转移特性仿真曲线,并提取得到阈值电压的仿真值;
S4.对比SiC LDMOSFET芯片阈值电压的实验值和仿真值,并校准氧化层固定电荷参数,直至阈值电压实验值与仿真值的拟合度满足预设误差要求;
S5.对比SiC LDMOSFET芯片的转移特性实验曲线和转移特性仿真曲线,并校准迁移率模型参数和界面态参数,直至转移特性实验曲线与转移特性仿真曲线的拟合度满足预设误差要求;
S6.基于步骤S4和S5校准得到的氧化层固定电荷参数、迁移率模型参数和界面态参数,利用TCAD仿真软件获得SiC LDMOSFET芯片的输出特性仿真曲线;
S7.对比SiC LDMOSFET芯片的输出特性实验曲线和输出特性仿真曲线,验证根据转移特性曲线校准得到的模型参数的准确性。
优选为:所述S2步骤中对SiC LDMOSFET芯片进行性能测试的具体步骤为:
S201.测量得到LDMOSFET芯片在不同温度下的转移特性实验曲线与阈值电压实验值:其中LDMOSFET芯片的源极设置为接地,漏极设置为固定值,且漏极电压Vd使LDMOSFET芯片工作于非饱和区,栅极设置为电压扫描,且栅极电压Vg由零逐渐增大,测量得到不同温度条件下栅极电压Vg与漏极电流Id的变化关系,绘制得到不同温度下的转移特性实验曲线Id(Vg,T)exp,并根据漏极电流的限定值Id,th,提取得到不同温度下的阈值电压实验值V(T)th,exp;
S202.测量得到不同温度下的输出特性实验曲线:其中LDMOSFET芯片的源极设置为接地,栅极设置为固定值,漏极设置为电压扫描,漏极电压Vd由零逐渐增大,测量得到不同温度条件下漏极电压Vd与漏极电流Id的变化关系,绘制得到不同温度下的输出特性实验曲线Id(Vd,T)exp。
优选为:所述S3步骤中对SiC LDMOSFET芯片进行结构建模和性能仿真的具体步骤为:
S301.在TCAD仿真软件中,根据芯片参数设计值或通过特定测试图形单独获取得到的某一参数值,确定SiC LDMOSFET芯片各区域的材料类型、结构尺寸、掺杂浓度分布以及结深参数,完成SiC LDMOSFET芯片的结构建模;
S302.在TCAD仿真软件中,设定温度值为变量,通过仿真分析得到不同温度下SiCLDMOSFET的芯片特性;
S303.在TCAD仿真软件中,选择进行SiC LDMOSFET芯片电学特性仿真所需的材料物理模型;
S304.在TCAD仿真软件中,根据测试需求分别定义SiC LDMOSFET芯片中每个电极的参数值;
S305.在TCAD仿真软件中,通过改变温度值,计算得到不同温度下栅极电压Vg和漏极电流Id的数据值,并绘制不同温度下的转移特性仿真曲线Id(Vg,T)sim,同时根据漏极电流的限定值Id,th,提取得到不同温度下的阈值电压仿真值V(T)th,sim。
优选为:所述S303步骤中的材料物理模型包括:迁移率模型、界面电荷模型、禁带变窄模型、复合模型以及不完全电离模型;其中所述迁移率模型包括晶格振动散射迁移率模型、电离杂质散射迁移率模型、表面声子散射迁移率模型、表面粗糙散射迁移率模型以及界面库伦散射迁移率模型;所述界面电荷模型包括氧化层固定电荷和界面态电荷。
优选为:所述S4步骤中校准氧化层固定电荷参数的具体方法为:
其中Qf为氧化层固定电荷密度,εox是栅氧化层的介电常数,tox是栅氧化层的厚度,V(T)th,sim为阈值电压仿真值,V(T)th,exp为阈值电压实验值。
优选为:所述S5步骤中校准迁移率模型参数和界面态参数的具体方法为:基于转移特性曲线中不同工作区的特点进行分段拟合,通过修改某一工作区中主导的物理机制所对应的物理模型参数,使转移特性实验曲线和转移特性仿真曲线实现高度吻合,进而完成对应物理模型参数校准。
优选为:所述S5步骤中对迁移率模型参数进行校准时,晶格振动散射和电离杂质散射的模型参数均采用TCAD仿真软件的默认值;当处于不同温度条件下,界面库伦散射的模型参数通过低栅压区的转移特性曲线拟合来完成校准,表面粗糙散射的模型参数通过高栅压区的转移特性曲线拟合来完成校准;当处于高温条件下,通过修改表面声子散射的模型参数,提高转移特性实验曲线与转移特性仿真曲线的拟合度,进而校准表面声子散射的模型参数。
优选为:所述S5步骤中对界面态参数进行校准时,通过对数尺度的转移特性曲线中亚阈值区的拟合,校准禁带中部的界面态密度Dc;通过对转移特性曲线中近阈值区和线性区的拟合,校准禁带边缘的界面态密度De和状态分布η。
此外本发明还公开有一种计算机可读存储介质,其中所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行以实现上述的校准方法。
同时本发明还公开有一种电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行上述的校准方法。
有益效果
本发明的技术方案获得了下列有益效果:
本发明的校准方法利用实物芯片与仿真建模的特征曲线,分别对TCAD仿真模型中物理模型参数进行拟合校准,以降低TCAD仿真模型中物理模型之间的耦合度,实现多模型参数的精确校准与提取,为SiC功率芯片的建模和仿真奠定良好的基础。
附图说明
图1为本发明中SiC沟道迁移率TCAD仿真模型校准方法的流程示意图。
图2为本发明实施例中SiC LDMOSFET芯片的的结构示意图。
图3是本发明实施例中SiC LDMOSFET芯片进行性能仿真的流程示意图。
图4是本发明实施例中影响SiC沟道迁移率的TCAD物理模型结构示意图。
图5是本发明实施例中根据SiC LDMOSFET线性尺度的转移特性曲线进行物理模型参数校准的示意图。
图6是本发明实施例中根据SiC LDMOSFET对数尺度的转移特性曲线进行物理模型参数校准的示意图。
图7是本发明实施例中根据SiC LDMOSFET输出特性曲线进行物理模型参数验证的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本申请提供进一步的说明。
除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
结合图1所示,本实施例具体公开有一种用于SiC沟道迁移率TCAD仿真模型的校准方法,其包括如下步骤:
S1.完成SiC LDMOSFET(横向扩散金属-氧化物-半导体场效应管)芯片的光刻版图设计,并进行实际流片,制备得到SiC LDMOSFET芯片;其中SiC LDMOSFET芯片的基本结构如图2所示,本实施例以N沟道LDMOSFET芯片进行说明:该芯片首先设有一SiC衬底,在SiC衬底1上表面分别设有源区1A和漏区1B,且该源区1A和漏区1B分别设于SiC衬底1上表面两端,所述源区1A内设有源极2,所述漏区1B设有漏极4;所述源区1A和漏区1B之间设有沟道区6,沟道区6上设置有栅氧层5,栅氧层5上为栅极3;
S2.对SiC LDMOSFET芯片进行性能测试,分别测量得到不同温度下芯片的转移特性实验曲线和输出特性实验曲线,并提取得到阈值电压的实验值;
S3.采用TCAD仿真软件对SiC LDMOSFET芯片进行结构建模和性能仿真,获得不同温度下芯片的转移特性仿真曲线,并提取得到阈值电压的仿真值,如图3所示;
S4.对比SiC LDMOSFET芯片阈值电压的实验值和仿真值,并校准氧化层固定电荷参数,直至阈值电压实验值与仿真值的拟合度满足预设误差要求;
S5.对比SiC LDMOSFET芯片的转移特性实验曲线和转移特性仿真曲线,并校准迁移率模型参数和界面态参数,直至转移特性实验曲线与转移特性仿真曲线的拟合度满足预设误差要求,如图5和图6所示;
S6.基于步骤S4和S5校准得到的氧化层固定电荷参数、迁移率模型参数和界面态参数,利用TCAD仿真软件获得SiC LDMOSFET芯片的输出特性仿真曲线:在TCAD仿真软件内分别定义每个电极的参数值,随后根据转移特性曲线和阈值电压校准提取的物理模型参数,即氧化层固定电荷参数、迁移率模型参数和界面态参数,分别计算得到不同温度下漏极电压Vd和漏极电流Id的数据值,绘制不同温度下的输出特性仿真曲线Id(Vd,T)sim;
S7.对比SiC LDMOSFET芯片的输出特性实验曲线和输出特性仿真曲线,验证根据转移特性曲线校准得到的模型参数的准确性,如图7所示。
具体的,本实施例在S2步骤中对SiC LDMOSFET芯片进行性能测试的具体步骤为:
S201.测量得到LDMOSFET芯片在不同温度下的转移特性实验曲线与阈值电压实验值:其中LDMOSFET芯片的源极设置为接地,漏极设置为固定值,且漏极电压Vd使LDMOSFET芯片工作于非饱和区,栅极设置为电压扫描,且栅极电压Vg由零逐渐增大,测量得到不同温度条件下栅极电压Vg与漏极电流Id的变化关系,绘制得到不同温度下的转移特性实验曲线Id(Vg,T)exp,并根据漏极电流的限定值Id,th,提取得到不同温度下的阈值电压实验值V(T)th,exp;
S202.测量得到不同温度下的输出特性实验曲线:其中LDMOSFET芯片的源极设置为接地,栅极设置为固定值,漏极设置为电压扫描,漏极电压Vd由零逐渐增大,测量得到不同温度条件下漏极电压Vd与漏极电流Id的变化关系,绘制得到不同温度下的输出特性实验曲线Id(Vd,T)exp。
通过上述步骤S201和S202即可得到SiC LDMOSFET芯片的转移特性实验曲线、输出特性实验曲线以及阈值电压实验值,进而实现对SiC LDMOSFET芯片的性能测试。
更具体的,结合图3所示,本实施例在所述S3步骤中对SiC LDMOSFET芯片进行结构建模和性能仿真的具体步骤为:
S301.在TCAD仿真软件中,根据芯片参数设计值或通过特定测试图形单独获取得到的某一参数值,确定SiC LDMOSFET芯片各区域的材料类型、结构尺寸、掺杂浓度分布以及结深参数,完成SiC LDMOSFET芯片的结构建模;其中需说明的是,本实施例中TCAD仿真软件的选用可由技术人员根据实际情况进行选择,此处不作具体的限制,在SiC LDMOSFET芯片的结构建模过程中材料类型、结构尺寸、掺杂浓度分布以及结深等参数均为已知的现有数值,可通过查阅设计资料或专项测试获取;
S302.在TCAD仿真软件中,设定温度值为变量,通过仿真分析得到不同温度下SiCLDMOSFET的芯片特性;
S303.在TCAD仿真软件中,选择进行SiC LDMOSFET芯片电学特性仿真所需的材料物理模型。需进一步说明的是,如图4所示,本实施例中所述材料物理模型包括有:迁移率模型、界面电荷模型、禁带变窄模型、复合模型以及不完全电离模型;其中所述迁移率模型和界面电荷模型为影响SiC沟道迁移率的主要因素,因此本实施例主要针对这两项进行校准,其中所述迁移率模型用于描述芯片沟道区中载流子迁移率的变化,该迁移率模型包括晶格振动散射迁移率模型、电离杂质散射迁移率模型、表面声子散射迁移率模型、表面粗糙散射迁移率模型以及界面库伦散射迁移率模型;所述界面电荷模型用于描述芯片沟道区中载流子浓度的变化,该界面电荷模型包括氧化层固定电荷和界面态电荷;
S304.在TCAD仿真软件中,根据测试需求分别定义SiC LDMOSFET芯片中每个电极的参数值;其中为了获得圆滑的电流-电压关系曲线,可按照实际需求增加采样点的数量,避免因采样点个数太少而导致拟合不准确;
S305.在TCAD仿真软件中,改变温度值,计算得到不同温度下栅极电压Vg和漏极电流Id的数据值,并绘制不同温度下的转移特性仿真曲线Id(Vg,T)sim,同时根据漏极电流的限定值Id,th,提取得到不同温度下的阈值电压仿真值V(T)th,sim。
基于上述步骤即可完成SiC LDMOSFET芯片的结构建模和性能仿真。
进一步的,本实施例中在校准氧化层固定电荷参数过程中,会根据阈值电压的负温度特性,以阈值电压实验值和仿真值的高度吻合为标准,利用转移特性曲线中的阈值区特性进行阈值电压的拟合。需说明的是,本实施例中界面态对阈值电压的影响较小,可以忽略界面态密度的影响。而栅压和温度的改变也不会引起固定电荷密度的变化。因此在阈值电压仿真值与实验值拟合过程中,起到主要影响的是氧化层固定电荷密度。
在S4步骤中氧化层固定电荷参数的表示方程为:
其中Qf为氧化层固定电荷密度,εox是栅氧化层的介电常数,tox是栅氧化层的厚度,V(T)th,sim为阈值电压仿真值,V(T)th,exp为阈值电压实验值。
更进一步,本实施例中在S5步骤中校准迁移率模型参数和界面态参数过程中,首先可基于转移特性曲线中不同工作区的特点进行分段拟合,通过修改某一工作区中主导的物理机制所对应的物理模型参数,使转移特性实验曲线和转移特性仿真曲线实现高度吻合,进而完成对应物理模型参数的校准。
需说明的是,迁移率模型参数会影响载流子迁移率μ,界面态参数会影响载流子浓度n,同时,载流子迁移率μ与载流子浓度n也会相互影响。转移特性曲线的方程表示为:
其中,q是电荷量,L是沟道区的长度,W是沟道区的宽度,Id是漏极电流,Vg是栅极电压。
基于上式可知,本实施例中为实现转移特性曲线的拟合,需要同时对迁移率模型参数和界面态参数进行校准。
具体的,如图5所示,所述S5步骤中对迁移率模型参数进行校准时,晶格振动散射和电离杂质散射的模型参数均采用TCAD仿真软件的默认值;当处于不同温度条件下,界面库伦散射的模型参数通过低栅压区的转移特性曲线拟合来完成校准,表面粗糙散射的模型参数通过高栅压区的转移特性曲线拟合来完成校准;当处于高温条件下,通过修改表面声子散射的模型参数,提高转移特性实验曲线与转移特性仿真曲线的拟合度,进而校准表面声子散射的模型参数。
同时如图6所示,所述S5步骤中对界面态参数进行校准时,通过对数尺度的转移特性曲线中亚阈值区的拟合,校准禁带中部的界面态密度Dc;通过对转移特性曲线中近阈值区和线性区的拟合,校准禁带边缘的界面态密度De和状态分布η。
需说明的是,本实施例中在进行拟合过程中,例如阈值电压的实验值和仿真值拟合、转移特性的实验曲线和仿真曲线拟合等,需要采用一定的拟合算法对实验数据和仿真数据进行数据拟合处理,判断当前模型参数是否满足误差要求,若不满足要求,则修改模型参数,直至二者之间的误差满足要求为止。本实施例中针对数据处理的拟合算法可以由技术人员根据实际情况进行选择,例如:皮尔逊相关系数、和方差、均方根误差、BP神经网络等方法,在此不作具体限制。
此外本实施例还提供了一种计算机可读存储介质,其中所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行以实现上述的校准方法。
同时本实施例还公开有一种电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器;
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行上述的校准方法。
本实施例中的电子设备旨在表示各种形式的数字计算机或各种形式的移动装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例,并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本申请的实现。
本实施例的电子设备包括一个或多个处理器、存储器,以及用于连接各部件的接口。存储器可用于存储程序命令以及模块,如本申请实施例中的校准方法所对应的程序指令/模块。处理器可以对在电子设备内执行的指令进行处理,通过运行存储在存储器中的程序、指令以及模块,从而执行各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施例中的校准方法。
本实施例中的计算程序包括可编程处理器的机器指令,并且可以利用高级过程和/或面向对象的编程语言、和/或汇编/机器语言来实施这些计算程序。如本文使用的,术语“计算机可读介质”指的是用于将机器指令和/或数据提供给可编程处理器的任何计算机程序产品、设备、和/或装置。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种SiC沟道迁移率TCAD仿真模型的校准方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.完成SiC LDMOSFET芯片的光刻版图设计,并进行实际流片,制备得到SiC LDMOSFET芯片;
S2.对SiC LDMOSFET芯片进行性能测试,分别测量得到不同温度下芯片的转移特性实验曲线和输出特性实验曲线,并提取得到阈值电压的实验值;
S3.采用TCAD仿真软件对SiC LDMOSFET芯片进行结构建模和性能仿真,获得不同温度下芯片的转移特性仿真曲线,并提取得到阈值电压的仿真值;
S4.对比SiC LDMOSFET芯片阈值电压的实验值和仿真值,并校准氧化层固定电荷参数,直至阈值电压实验值与仿真值的拟合度满足预设误差要求;
S5.对比SiC LDMOSFET芯片的转移特性实验曲线和转移特性仿真曲线,并校准迁移率模型参数和界面态参数,直至转移特性实验曲线与转移特性仿真曲线的拟合度满足预设误差要求;
S6.基于步骤S4和S5校准得到的氧化层固定电荷参数、迁移率模型参数和界面态参数,利用TCAD仿真软件获得SiC LDMOSFET芯片的输出特性仿真曲线;
S7.对比SiC LDMOSFET芯片的输出特性实验曲线和输出特性仿真曲线,验证根据转移特性曲线校准得到的模型参数的准确性。
2.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,所述S2步骤中对SiC LDMOSFET芯片进行性能测试的具体步骤为:
S201.测量得到LDMOSFET芯片在不同温度下的转移特性实验曲线与阈值电压实验值:其中LDMOSFET芯片的源极设置为接地,漏极设置为固定值,且漏极电压Vd使LDMOSFET芯片工作于非饱和区,栅极设置为电压扫描,且栅极电压Vg由零逐渐增大,测量得到不同温度条件下栅极电压Vg与漏极电流Id的变化关系,绘制得到不同温度下的转移特性实验曲线Id(Vg,T)exp,并根据漏极电流的限定值Id,th,提取得到不同温度下的阈值电压实验值V(T)th,exp;
S202.测量得到不同温度下的输出特性实验曲线:其中LDMOSFET芯片的源极设置为接地,栅极设置为固定值,漏极设置为电压扫描,漏极电压Vd由零逐渐增大,测量得到不同温度条件下漏极电压Vd与漏极电流Id的变化关系,绘制得到不同温度下的输出特性实验曲线Id(Vd,T)exp。
3.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,所述S3步骤中对SiC LDMOSFET芯片进行结构建模和性能仿真的具体步骤为:
S301.在TCAD仿真软件中,根据芯片参数设计值或通过特定测试图形单独获取得到的某一参数值,确定SiC LDMOSFET芯片各区域的材料类型、结构尺寸、掺杂浓度分布以及结深参数,完成SiC LDMOSFET芯片的结构建模;
S302.在TCAD仿真软件中,设定温度值为变量,通过仿真分析得到不同温度下SiCLDMOSFET的芯片特性;
S303.在TCAD仿真软件中,选择进行SiC LDMOSFET芯片电学特性仿真所需的材料物理模型;
S304.在TCAD仿真软件中,根据测试需求分别定义SiC LDMOSFET芯片中每个电极的参数值;
S305.在TCAD仿真软件中,通过改变温度值,计算得到不同温度下栅极电压Vg和漏极电流Id的数据值,并绘制不同温度下的转移特性仿真曲线Id(Vg,T)sim,同时根据漏极电流的限定值Id,th,提取得到不同温度下的阈值电压仿真值V(T)th,sim。
4.根据权利要求3所述的校准方法,其特征在于,所述S303步骤中的材料物理模型包括:迁移率模型、界面电荷模型、禁带变窄模型、复合模型以及不完全电离模型;其中所述迁移率模型包括晶格振动散射迁移率模型、电离杂质散射迁移率模型、表面声子散射迁移率模型、表面粗糙散射迁移率模型以及界面库伦散射迁移率模型;所述界面电荷模型包括氧化层固定电荷和界面态电荷。
5.根据权利要求2和3所述的校准方法,其特征在于,所述S4步骤中校准氧化层固定电荷参数的具体方法为:
其中Qf为氧化层固定电荷密度,εox是栅氧化层的介电常数,tox是栅氧化层的厚度,V(T)th,sim为阈值电压仿真值,V(T)th,exp为阈值电压实验值。
6.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,所述S5步骤中校准迁移率模型参数和界面态参数的具体方法为:基于转移特性曲线中不同工作区的特点进行分段拟合,通过修改某一工作区中主导的物理机制所对应的物理模型参数,使转移特性实验曲线和转移特性仿真曲线实现高度吻合,进而完成对应物理模型参数校准。
7.根据权利要求6所述的校准方法,其特征在于,所述S5步骤中对迁移率模型参数进行校准时,晶格振动散射和电离杂质散射的模型参数均采用TCAD仿真软件的默认值;当处于不同温度条件下,界面库伦散射的模型参数通过低栅压区的转移特性曲线拟合来完成校准,表面粗糙散射的模型参数通过高栅压区的转移特性曲线拟合来完成校准;当处于高温条件下,通过修改表面声子散射的模型参数,提高转移特性实验曲线与转移特性仿真曲线的拟合度,进而校准表面声子散射的模型参数。
8.根据权利要求6所述的校准方法,其特征在于,所述S5步骤中对界面态参数进行校准时,通过对数尺度的转移特性曲线中亚阈值区的拟合,校准禁带中部的界面态密度Dc;通过对转移特性曲线中近阈值区和线性区的拟合,校准禁带边缘的界面态密度De和状态分布η。
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求1至8任一项所述的校准方法。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:
至少一个处理器;以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器;
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-8中任一项所述的校准方法。
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