[發明專利]一種GaN HEMT熱穩態特性的快速測量方法

有效

• 申請號: 201611062801.6
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106526445B
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 陳勇波
• 申請（專利權）人: 成都海威華芯科技有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐

本發明涉及半導體器件制造領域，尤其涉及一種GaN HEMT熱穩態特性的快速測量方法，包括如下步驟：選取GaN HEMT器件的多個偏置電壓值，測量獲得GaN HEMT器件的初始直流I?V特性；根據GaN HEMT器件的初始直流I?V特性，計算獲得對應多個偏置電壓下的靜態功耗；將所述靜態功耗按照升序排列，并根據所述靜態功耗升序排列對應的偏置電壓值順序，對所述GaN HEMT器件施壓，重新測量GaN HEMT器件的熱穩態特性，從而提高了測量效率。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造領域，尤其涉及一種GaN HEMT熱穩態特性的快速測量方法。

背景技術

GaN高電子遷移率晶體管(HEMT)具有非常高的二維電子氣(2-DEG)濃度、高飽和電子遷移速度和高功率密度等優點，使得GaN HEMT器件在微波功率應用領域具有GaAs器件無法比擬的優勢。但正是由于GaN HEMT具有很高的功率密度，約為GaAs器件的5～10倍，使得其在工作過程中由于功率耗散引起的自熱效應十分明顯，因此，在GaN HEMT器件測試過程中，必須考慮自熱效應的影響。

在GaN HEMT器件特性評估和建模過程中，需要測量器件的直流(DC)電壓電流(I-V)和小信號S參數特性，一般采用半導體參數分析儀(如KeysightB1500系列和Keithley4200系列)作為被測器件的電壓/電流源表。在GaNHEMT測試中，經常會發現DC I-V測得的電流值比測量S參數時在相同電壓偏置條件下的電流值偏大，造成這種現象的原因是由于，S參數測試時，器件在每個偏置點的測試時間相對于DC I-V的測試時間長，器件更趨于熱平衡的穩定狀態，器件的結溫更高，對應的電流更低。因此，如果在GaN HEMT器件測試過程中，如果器件未達到熱穩態，測得的結果僅是一個中間狀態，不是我們想要的最終結果。為了測量GaN HEMT器件的熱穩態特性，需要在每次測量之前設定一個延遲時間，等待器件達到熱穩態之后，才能進行特性測量。但GaN HEMT器件達到熱穩態所需的時間較長，一般需要幾秒甚至幾十秒，與器件狀態變化前后的器件結溫之差ΔT_j相關，ΔT_j越大，需要的熱穩定時間越長。當進行GaN HEMT器件的DC I-V曲線測試和多偏置點的S參數測試時，測試的偏置點可以達到幾十至幾百個，如果用傳統的測試方法，順序的掃描器件柵極和漏極偏置電壓，需要耗費相當長的測試等待時間，才能測量器件的熱穩態特性。

發明內容

本發明實施例通過提供一種GaN HEMT熱穩態特性的快速測量方法，解決了現有技術中在測量GaN HEMT熱穩態特性時需要花費等待時間，存在測量效率低的技術問題。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種GaN HEMT熱穩態特性的快速測量方法，包括如下步驟：

選取GaN HEMT器件的多個偏置電壓值，測量獲得GaN HEMT器件的初始直流I-V特性；

根據GaN HEMT器件的初始直流I-V特性，計算獲得對應多個偏置電壓下的靜態功耗；

將所述靜態功耗按照升序排列，并根據所述靜態功耗升序排列對應的偏置電壓值順序，對所述GaN HEMT器件施壓，重新測量GaN HEMT器件的熱穩態特性。

進一步地，所述GaN HEMT器件的熱穩態特性具體為GaN HEMT器件熱穩態時的直流I-V特性和S參數特性。

進一步地，所述多個偏置電壓值具體為GaN HEMT器件工作偏壓范圍內的任意多個柵極電壓和對應的漏極電壓的組合，其中柵極電壓變化范圍為從溝道夾斷電壓至溝道完全打開的電壓的變化，漏壓變化范圍為從0V至器件偏置電壓的變化。進一步地，所述選取GaNHEMT器件的多個偏置電壓值，測量獲得GaN HEMT器件的初始直流I-V特性，具體為：

選取GaN HEMT器件的多個偏置電壓值，測量獲得GaN HEMT器件的漏極電流隨柵極電壓和漏極電壓的變化特性。