Hemt器件栅泄漏电流中台面泄漏电流的测试方法
【专利摘要】本发明公开了一种HEMT器件栅泄漏电流中台面泄漏电流的测试方法，主要解决现有技术不能对HEMT器件的栅泄漏电流中台面泄漏电流分离的问题。其实现方案是：制作与被测HEMT器件结构相同，栅电极和源漏电极宽度均为被测HEMT器件α倍的测试辅助器件，α>0且α≠1；利用半导体参数测试设备分别测试被测HEMT器件和HEMT测试辅助器件的栅泄漏电流；将被测HEMT器件的栅泄漏电流乘以α倍与HEMT测试辅助器件栅泄漏电流作差，将结果除以(α-1)项，得到被测HEMT器件的台面泄漏电流。本发明测试方法快速简便，结果准确可靠，能够为后续分析栅泄漏电流中台面泄漏电流产生机理和提高HEMT器件的可靠性提供依据。
【专利说明】HEMT器件栅泄漏电流中台面泄漏电流的测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微电子【技术领域】，特别涉及高电子迁移率异质结晶体管HEMT器件的 栅泄漏电流中台面泄漏电流的测试方法，用于提高HEMT器件的可靠性。
【背景技术】
[0002] 近年来以GaN为代表的第三代宽禁带隙半导体以其具有禁带宽度大、击穿电场 高、热导率较高等特性，受到广泛关注。特别是GaN与AlGaN等材料形成的高电子迁移率异 质结晶体管HEMT在异质结界面处存在高浓度、高迁移率的二维电子气，利用这些特性制备 的HEMT器件在制作高频、高压及高功率电子器件和微波器件等方面有着巨大的优势和应 用前景。因此近年来GaN基HEMT器件一直是国内外学者的研究热点，并且已经获得了大量 显著的研究成果。
[0003] 随着GaN基HEMT器件的发展，其栅泄漏电流对器件性能及可靠性的影响越来越 大。通常，HEMT器件选用金属作为栅极材料，这种金属/半导体形成的肖特基栅往往会形 成明显的栅泄漏电流。这些额外的栅泄漏电流会增加器件的低频噪声和静态功耗，诱发电 流崩塌现象、减小器件效率以及降低HEMT器件的击穿电压进而降低输出功率等。因此，栅 泄漏电流逐渐成为HEMT器件可靠性的重要研究方向之一。
[0004] HEMT器件栅泄漏电流主要包括三个部分：体泄漏电流，表面泄漏电流以及台面泄 漏电流。相对于前两者，对台面泄漏电流研究较为缺乏且没有准确的研究方法。台面泄漏 电流主要是在器件的台面隔离工艺中产生，虽然现在可以通过特殊的工艺得到控制，但是 所需要的制备成本较高，实施工艺的步骤较为复杂，并且对器件的损伤较大。相比之下台面 刻蚀方法所需成本较低，工艺简单，是GaN HEMT器件制备中应用最为广泛的隔离方法，但是 台面刻蚀过程中所产生的台面泄漏电流难以得到很好的控制。为了更深入地研究台面泄漏 电流产生规律及模型，就必须对其进行定量分离。然而到目前为止，并没有发现简单有效的 电流分离方法。仅仅靠常规的测试方法对台面泄漏电流进行简单估算是不足以对其进行精 确的研究。
[0005] 随着HEMT器件特征尺寸的不断缩小，肖特基栅泄漏电流对相关材料生长与器件 工艺优化、器件失效机理研究及性能评估等方面带来的影响越来越大，因此很需要分离出 栅泄漏电流中的台面泄漏电流进行机理分析，进而提高器件的可靠性。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提出一种测试HEMT器件栅泄漏电流中台面泄漏电流的方法， 以解决肖特基栅泄漏电流中台面泄漏电流的定量分离问题，为HEMT器件的材料生长与器 件工艺优化，以及缺陷表征、可靠性评估提供指导。
[0007] 为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：
[0008] 1. -种测试HEMT器件中栅泄漏电流中台面泄漏电流的方法，包括如下步骤：
[0009] A.制作测试辅助器件：
[0010] 制作结构与被测HEMT器件结构相同，电极参数不同的HEMT测试辅助器件；该测试 辅助器件，其栅电极宽度为Wg' = aWg，源极和漏极宽度均为Wt' = aWt;其栅电极长度、栅 漏电极之间距离、栅源电极之间距离及源漏电极的长度均与被测HEMT器件的对应参数相 同，其中α为电极宽度变化系数，α>〇且α尹l，Wg为被测HEMT器件的栅极宽度，Wt为被 测HEMT器件源极和漏极的电极宽度；
[0011] B.利用半导体参数测试设备分别测试出如下两条曲线：
[0012] 将被测HEMT器件置于关闭状态，在漏极施加连续变化的偏置电压V，测出被测 HEMT器件的栅泄漏电流Ig(v)与偏置电压V的关系曲线Q1 ;
[0013] 用与被测HEMT器件相同的测试条件，测出HEMT测试辅助器件的栅泄漏电流 与偏置电压V的关系曲线Q2 ;
[0014] C.根据步骤B中所测得的两条曲线Q1和Q2,获得被测HEMT器件的台面泄漏电流 Im(V):
[0015] (C1)用被测HEMT器件的栅泄漏电流与偏置电压关系曲线Q1中各个偏置电压V所 对应的栅泄漏电流Ig(v)均乘以α，并将其结果与所述关系曲线Q2中对应偏置电压V下的 栅泄漏电流")逐一作差，即Lv);再用每个差值除以（α-l)项，SP
【权利要求】
1. 一种测试HEMT器件中栅泄漏电流中台面泄漏电流的方法，包括如下步骤： A. 制作测试辅助器件： 制作结构与被测HEMT器件（1)结构相同，电极参数不同的HEMT测试辅助器件（2);该 测试辅助器件，其栅电极宽度为Wg' = aWg，源极和漏极宽度均为Wt' = aWt;其栅电极长 度、栅漏电极之间距离、栅源电极之间距离及源漏电极的长度均与被测HEMT器件（1)的对 应参数相同，其中α为电极宽度变化系数，α>〇且α尹l，Wg为被测HEMT器件的栅极宽 度，Wt为被测HEMT器件源极和漏极的电极宽度； B. 利用半导体参数测试设备分别测试出如下两条曲线： 将被测HEMT器件置于关闭状态，在漏极施加连续变化的偏置电压V，测出被测HEMT器 件的栅泄漏电流Ig(v)与偏置电压V的关系曲线Q1 ; 用与被测HEMT器件相同的测试条件，测出HEMT测试辅助器件的栅泄漏电流与偏 置电压V的关系曲线Q2; C. 根据步骤B中所测得的两条曲线Q1和Q2,获得被测HEMT器件的台面泄漏电流Im(v):(C1)用被测HEMT器件的栅泄漏电流与偏置电压关系曲线Q1中各个偏置电压V所对应 的栅泄漏电流Ig(v)均乘以α，并将其结果与所述关系曲线Q2中对应偏置电压V下的栅泄 漏电流^逐一作差，即再用每个差值除以（α-l)项，gp
，得到被测 HEMT器件（1)的台面泄漏电流Im(v)与偏置电压V关系曲线Q3 ; (C2)根据被测HEMT器件⑴的台面泄漏电流与偏置电压关系曲线Q3,得到偏置电压 范围内任意偏置电压下的被测HEMT器件的栅泄漏电流中台面泄漏电流Im(v)。
【文档编号】G01R19/00GK104062485SQ201410319025
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】郑雪峰, 范爽, 孙伟伟, 张建坤, 康迪, 王冲, 杜鸣, 曹艳荣, 马晓华, 郝跃 申请人:西安电子科技大学