Gallium nitride GaN and compounds based on it, in particular AlxGa1−xN, are promising semiconductors for power RF devices. Actively developing GaN based technologies are mainly oriented to analog micro- and millimeter-wave integrated circuits development, thus the relevant objective is to develop RF path passive components’ models and to extract its parameters. In this work, an integrated spiral inductor model for GaN-on-Si technology process is proposed. The analytical equations for effective inductance, input impedance, and quality factor were obtained, on the base of which the procedure of electrical parameters extraction from experimental data has been developed. The results of integrated inductance coil parameters measurement and simulation have shown good matching in the range 0.01 to 10.0 GHz. The proposed procedure can be applied to PDK development for GaN-on-Si technology processes.
Нитрид галлия GaN и соединения на его основе, в частности AlxGa1−xN, являются перспективными полупроводниками для мощных и высокочастотных устройств. Активно развивающиеся технологии на основе GaN ориентированы главным образом на разработку аналоговых СВЧ-микросхем, поэтому создание моделей пассивных компонентов СВЧ-тракта и экстракция параметров этих моделей – актуальная задача. В работе предложена модель интегральной катушки индуктивности для технологического процесса GaN на кремнии. Получены аналитические выражения для эффективной индуктивности, входного импеданса, добротности, на основе которых разработана методика экстракции электрических параметров модели катушки из экспериментальных данных. Результаты измерений и моделирования параметров интегральной катушки индуктивности показали хорошее совпадение в диапазоне частот 0,01–10,0 ГГц. Рассмотренная методика экстракции может быть использована при разработке технологических библиотек GaN на кремнии.