確定GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管柵下勢壘層應變的方法
【專利摘要】確定GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管柵下勢壘層應變的方法，屬微電子【技術(shù)領域】，該方法的基本原理是首先使用半導體參數(shù)測試儀直接得到GaN異質(zhì)結(jié)場效應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)場效應晶體管柵下勢壘層應變。本發(fā)明與現(xiàn)有測試技術(shù)相比較，測試方法更加容易、直接、準確，分辨率也更高，而且解決了現(xiàn)有測試方法無法測試柵下勢壘層應變的問題。
【專利說明】確定GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管柵下勢壘層應變的方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種確定GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管柵下勢魚層應變的方法,屬于微電子【技術(shù)領域】。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，由于其在高溫高頻大功率等方面的廣泛應用前景，GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管(HFETs) —直作為微電子領域研究熱點而備受關(guān)注。研究表明，極化電荷對于GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管的電學特性至關(guān)重要，而極化是與勢壘層應變密切相關(guān)的，因此獲得AlGaN勢壘層的應變信息對于提高GaN HFETs器件特性至關(guān)重要。目前，微區(qū)拉曼光譜是研究勢壘層應變的主要方法之一，2004年Sarus等人在應用物理快報第85期第2217頁發(fā)表的《AlxGai_xN的E2 (高)聲子模的聲子形變勢》以及2006年sarua等人在應用物理快報第88期第103502頁發(fā)表的《AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管偏壓下的壓電極化張應變》等文章中都用到了微區(qū)拉曼光譜的方法研究勢壘層的應變，微區(qū)拉曼光譜提供了一種測量外延層應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、強度較大；一般利用E2(高)支聲子模的拉曼峰頻移來測量GaN層的應力，然后利用作用力與反作用力關(guān)系反推勢壘層應變信息，但是由于測試光斑較大，因此這種方法分辨率較低，而對于柵下勢壘層應變，由于柵金屬的阻擋，光線不能從正面射入，而背面襯底較厚，要測試分析柵金屬下很薄的勢壘層應變非常困難。至今還沒有方法能夠測試得到柵下勢壘層應變。因此研究一種可以確定柵下勢壘層應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)有測試技術(shù)的缺陷和不足之處，本發(fā)明提供了一種簡便快捷的方法，即一種確定GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管柵下勢壘層應變的方法。
[0004]本發(fā)明是通過如下方式來實現(xiàn)的:
[0005]—種確定GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管柵下勢魚層應變的方法,選取GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管中最常見的AlGaN/AlN/GaN異質(zhì)結(jié)HFETs (場效應晶體管)為例來作說明，其它異質(zhì)結(jié)(AlN/GaN以及InAlN/AlN/GaN)同樣可以采用此方法來確定柵下勢壘層應變，利用半導體測試儀得到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勢壘層的壓電極化，進而得到其面內(nèi)應變及柵下AlGaN勢壘層應變以及勢壘層晶格常數(shù)，該方法步驟如下:
[0006]I)使用半導體參數(shù)測試儀對GaN HFETs柵極和源極間的電容-電壓即C-V進行測試，半導體參數(shù)測試儀C-V測試時有兩根探針，測試時使GaN HFETs源端電極接半導體參數(shù)測試儀的接地探針，GaN HFETs的柵電極接半導體參數(shù)測試儀電容測試的另外一根探針，并設置測試的柵電極電壓為-1OV?1.5V，步距為50mV，測試時所加信號頻率為1MHz，信號振幅為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)計算GaN HFETs不同柵壓下的柵下二維電子氣(2DEG)密度n2D，由下式計算得到 n2D:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種確定GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管柵下勢魚層應變的方法,選取GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管中最常見的AlGaN/AlN/GaN異質(zhì)結(jié)場效應晶體管為例來作說明，其它異質(zhì)結(jié)如AlN/GaN以及InAlN/AlN/GaN同樣采用此方法來確定柵下勢壘層應變，利用半導體測試儀得到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勢壘層的壓電極化，進而得到其面內(nèi)應變及柵下AlGaN勢壘層應變以及勢壘層晶格常數(shù)，該方法步驟如下: 1)使用半導體參數(shù)測試儀對GaNHFETs柵極和源極間的電容-電壓即C-V進行測試，半導體參數(shù)測試儀C-V測試時有兩根探針，測試時使GaN HFETs源端電極接半導體參數(shù)測試儀的接地探針，GaN HFETs的柵電極接半導體參數(shù)測試儀電容測試的另外一根探針，并設置測試的柵電極電壓為-1OV~1.5V，步距為50mV，測試時所加信號頻率為1MHz，信號振幅為100mV，測試出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)計算GaNHFETs不同柵壓下的柵下二維電子氣密度n2D，由下式計算得到n2D:
【文檔編號】G01B7/16GK103673866SQ201310682762
【公開日】2014年3月26日 申請日期: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, 楊琪浩 申請人:山東大學