確定GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵下勢(shì)壘層應(yīng)變的方法
【專利摘要】確定GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵下勢(shì)壘層應(yīng)變的方法，屬微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，該方法的基本原理是首先使用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀直接得到GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極和源極間的電容-電壓（C-V）和正向電流-電壓（I-V）特性曲線，結(jié)合勢(shì)壘層電容分析得到柵下總的極化電荷密度，然后結(jié)合GaN異質(zhì)結(jié)材料的自發(fā)極化和壓電極化理論，分析得到GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵下勢(shì)壘層應(yīng)變。本發(fā)明與現(xiàn)有測(cè)試技術(shù)相比較，測(cè)試方法更加容易、直接、準(zhǔn)確，分辨率也更高，而且解決了現(xiàn)有測(cè)試方法無(wú)法測(cè)試柵下勢(shì)壘層應(yīng)變的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】確定GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵下勢(shì)壘層應(yīng)變的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種確定GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵下勢(shì)魚(yú)層應(yīng)變的方法,屬于微電子【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，由于其在高溫高頻大功率等方面的廣泛應(yīng)用前景，GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(HFETs) —直作為微電子領(lǐng)域研究熱點(diǎn)而備受關(guān)注。研究表明，極化電荷對(duì)于GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電學(xué)特性至關(guān)重要，而極化是與勢(shì)壘層應(yīng)變密切相關(guān)的，因此獲得AlGaN勢(shì)壘層的應(yīng)變信息對(duì)于提高GaN HFETs器件特性至關(guān)重要。目前，微區(qū)拉曼光譜是研究勢(shì)壘層應(yīng)變的主要方法之一，2004年Sarus等人在應(yīng)用物理快報(bào)第85期第2217頁(yè)發(fā)表的《AlxGai_xN的E2 (高)聲子模的聲子形變勢(shì)》以及2006年sarua等人在應(yīng)用物理快報(bào)第88期第103502頁(yè)發(fā)表的《AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管偏壓下的壓電極化張應(yīng)變》等文章中都用到了微區(qū)拉曼光譜的方法研究勢(shì)壘層的應(yīng)變，微區(qū)拉曼光譜提供了一種測(cè)量外延層應(yīng)力和分布的非破壞性方法，在聲子拉曼峰中，E2 (聞)聲子模的拉曼散射在(0001)面得背散射模式下是允許的，并且半高寬較窄、強(qiáng)度較大；一般利用E2(高)支聲子模的拉曼峰頻移來(lái)測(cè)量GaN層的應(yīng)力，然后利用作用力與反作用力關(guān)系反推勢(shì)壘層應(yīng)變信息，但是由于測(cè)試光斑較大，因此這種方法分辨率較低，而對(duì)于柵下勢(shì)壘層應(yīng)變，由于柵金屬的阻擋，光線不能從正面射入，而背面襯底較厚，要測(cè)試分析柵金屬下很薄的勢(shì)壘層應(yīng)變非常困難。至今還沒(méi)有方法能夠測(cè)試得到柵下勢(shì)壘層應(yīng)變。因此研究一種可以確定柵下勢(shì)壘層應(yīng)變的方法是十分迫切和重要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有測(cè)試技術(shù)的缺陷和不足之處，本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)便快捷的方法，即一種確定GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵下勢(shì)壘層應(yīng)變的方法。
[0004]本發(fā)明是通過(guò)如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種確定GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵下勢(shì)魚(yú)層應(yīng)變的方法,選取GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中最常見(jiàn)的AlGaN/AlN/GaN異質(zhì)結(jié)HFETs (場(chǎng)效應(yīng)晶體管)為例來(lái)作說(shuō)明，其它異質(zhì)結(jié)(AlN/GaN以及InAlN/AlN/GaN)同樣可以采用此方法來(lái)確定柵下勢(shì)壘層應(yīng)變，利用半導(dǎo)體測(cè)試儀得到GaN HFETs柵源間的電容-電壓(C-V)和正向電流-電壓(1-V)特性曲線，分析得到柵下AlGaN勢(shì)壘層的壓電極化，進(jìn)而得到其面內(nèi)應(yīng)變及柵下AlGaN勢(shì)壘層應(yīng)變以及勢(shì)壘層晶格常數(shù)，該方法步驟如下:
[0006]I)使用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀對(duì)GaN HFETs柵極和源極間的電容-電壓即C-V進(jìn)行測(cè)試，半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀C-V測(cè)試時(shí)有兩根探針，測(cè)試時(shí)使GaN HFETs源端電極接半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀的接地探針，GaN HFETs的柵電極接半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀電容測(cè)試的另外一根探針，并設(shè)置測(cè)試的柵電極電壓為-1OV?1.5V，步距為50mV，測(cè)試時(shí)所加信號(hào)頻率為1MHz，信號(hào)振幅為IOOmV JHimGaN HFETs在不同柵壓下的一系列柵下電容值，即得到GaN HFETs柵源間的電容-電壓即C-V特性曲線；
[0007]2)計(jì)算GaN HFETs不同柵壓下的柵下二維電子氣(2DEG)密度n2D，由下式計(jì)算得到 n2D:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種確定GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵下勢(shì)魚(yú)層應(yīng)變的方法,選取GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中最常見(jiàn)的AlGaN/AlN/GaN異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)晶體管為例來(lái)作說(shuō)明，其它異質(zhì)結(jié)如AlN/GaN以及InAlN/AlN/GaN同樣采用此方法來(lái)確定柵下勢(shì)壘層應(yīng)變，利用半導(dǎo)體測(cè)試儀得到GaN HFETs柵源間的電容-電壓即C-V和正向電流-電壓即1-V特性曲線，分析得到柵下AlGaN勢(shì)壘層的壓電極化，進(jìn)而得到其面內(nèi)應(yīng)變及柵下AlGaN勢(shì)壘層應(yīng)變以及勢(shì)壘層晶格常數(shù)，該方法步驟如下: 1)使用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀對(duì)GaNHFETs柵極和源極間的電容-電壓即C-V進(jìn)行測(cè)試，半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀C-V測(cè)試時(shí)有兩根探針，測(cè)試時(shí)使GaN HFETs源端電極接半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀的接地探針，GaN HFETs的柵電極接半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀電容測(cè)試的另外一根探針，并設(shè)置測(cè)試的柵電極電壓為-1OV~1.5V，步距為50mV，測(cè)試時(shí)所加信號(hào)頻率為1MHz，信號(hào)振幅為100mV，測(cè)試出GaN HFETs在不同柵壓下的一系列柵下電容值，即得到GaN HFETs柵源間的電容-電壓即C-V特性曲線； 2)計(jì)算GaNHFETs不同柵壓下的柵下二維電子氣密度n2D，由下式計(jì)算得到n2D:
【文檔編號(hào)】G01B7/16GK103673866SQ201310682762
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】林兆軍, 趙景濤, 欒崇彪, 呂元杰, 楊銘, 周陽(yáng), 楊琪浩 申請(qǐng)人:山東大學(xué)