[發明專利]一種新型霍爾測試方法

無效

• 申請號: 201410032498.X
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103794526A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 馮巍;杜全鋼;郭永平;謝小剛;李維剛;姜煒;蔣建
• 申請（專利權）人: 新磊半導體科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;G01R31/26
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明屬于半導體測試領域，涉及一種新型的半導體外延片霍爾效應測試方法。

背景技術

隨著無線通訊技術的發展，化合物半導體器件得到廣泛的應用。其中高電子遷移率晶體管（HEMT）由于其高速的開關特性及射頻放大特性，已經成為信息技術的核心器件。MBE（分子束外延）和MOCVD（金屬有機物化學氣相沉積）是目前生長HEMT外延片的主流技術。HEMT器件結構是通過外延的方式生長在半導體襯底上的，一般包括表面帽層和溝道層。溝道層是器件中導電的載流子的傳輸通道，在通道中傳輸的載流子的濃度和遷移率是決定HEMT器件性能的重要指標。表面帽層一般是重摻雜層，蒸鍍在其表面的金屬電極經過合金退火與其形成歐姆接觸，將溝道層的載流子與外部電路聯通起來。溝道層中的載流子濃度和遷移率由霍爾效應的方法測量得到。在大規模外延生產中，及時準確地獲得外延片溝道層中載流子霍爾濃度和遷移率的信息至關重要。由于正常的器件結構中包含重摻雜的表面帽層，其導電載流子濃度遠遠超出溝道層中載流子濃度。為了精確地測量溝道中霍爾濃度和遷移率，必須除去表面帽層的影響。常規的做法是：在正式生產HEMT器件之前，首先生長若干次校準結構。在校準結構中，正式的HEMT結構中的表面帽層被去掉，這樣測量得到的霍爾參數只反映溝道層的傳輸特性。首先，將生長校準結構的外延片解理成約1厘米見方的小片，在四個角上制備歐姆電極，然后將制成的霍爾樣品放進四探針霍爾測試儀中進行測量。常規方法存在的問題是：1、去掉表面帽層后生長的校準外延片和完整HEMT結構的外延片在制備成器件進行測試過程中，器件表面的情況不一致，有可能會導致測量值與正式生產的實際值存在偏差；2、單獨進行生長的校準外延片只能用來進行測試，沒有其他用途，浪費原材料和時間，增加了生產成本。因此，需要開發一種可以直接對完整結構HEMT外延片進行霍爾測試的方法，既保證測量精度，同時降低生產成本。

發明內容

本發明的目的就是要開發一種能夠直接對大規模生產中HEMT外延片進行在線霍爾測試的方法，本發明用來測試HEMT器件的霍爾參數，無須單獨制備無帽層結構的校準外延片，測量準確度高、可以真實反映實際外延片的霍爾特性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為一種新型霍爾效應測試方法，本發明被測試樣品結構包括金屬點電極、表面帽層、溝道層、襯底；測試方法步驟如下，

S1將外延片切片成霍爾測試樣品，在正面制備金屬點電極，將樣品放進快速熱退火爐中進行合金，使得金屬電極與溝道層形成歐姆接觸。

S2利用濕法腐蝕去除霍爾樣品的表面帽層，使器件內部的溝道層中的載流子成為霍爾樣品電導中的決定性因素。

S3將樣品接入四探針霍爾測試系統進行測試；襯底是半絕緣的，對霍爾樣品的電導沒有貢獻，它的存在不影響測量結果，襯底僅對外延薄膜提供支撐作用。

霍爾測試的外延片樣品是由在線生產中抽查的外延片腐蝕加工獲得，可采用濕法腐蝕去除表面帽層，然后合金制成霍爾測試樣品。

所述霍爾測試樣品為正方形標準結構。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明用來測試HEMT器件的霍爾參數，無須單獨制備無帽層結構的校準外延片，測量準確度高，可以真實反映實際外延片的霍爾特性，節省時間成本和生產成本，提高了企業的競爭力。

附圖說明

圖1為本發明的霍爾測試系統結構示意圖。

圖中：1、金屬點電極，2、表面帽層，3、溝道層，4、襯底。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1所示，一種新型霍爾效應測試方法，本發明被測試樣品結構包括金屬點電極1、表面帽層2、溝道層3、襯底4；測試方法步驟如下，

S1將外延片切片成霍爾測試樣品，在正面制備金屬點電極1，將樣品放進快速熱退火爐中進行合金，使得金屬電極1與溝道層3形成歐姆接觸。

S2利用濕法腐蝕去除霍爾樣品的表面帽層2，使器件內部的溝道層3中的載流子成為霍爾樣品電導中的決定性因素。

S3將樣品接入四探針霍爾測試系統進行測試；襯底4是半絕緣的，對霍爾樣品的電導沒有貢獻，它的存在不影響測量結果，襯底4僅對外延薄膜提供支撐作用。

霍爾測試的外延片樣品是由在線生產中抽查的外延片腐蝕加工獲得，可采用濕法腐蝕去除表面帽層2，然后合金制成霍爾測試樣品。

所述霍爾測試樣品為正方形標準結構。

對于GaAs基HEMT外延片生產，定期抽取外延片樣品進行解理測試。為避免不必要的浪費，可以選取局部有缺陷的外延片（如有局部沾污、劃痕、銦點、鎵點等），從外延片上解理選取10mm*10mm無缺陷的部分作為待測樣品；在待測樣品正面四個角上制備金屬點電極1，利用GaAs的濕法腐蝕工藝去除表面帽層，退火合金制成霍爾測試樣品，最后將樣品置于霍爾測試儀中進行常規的霍爾參數測試。