[發明專利]電荷俘獲評價方法以及半導體元件

有效

• 申請號: 201880054957.0
• 申請日: 2018-08-06
• 公開（公告）號: CN111051903B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 角島邦之;星井拓也;若林整;筒井一生;巖井洋;山本大貴
• 申請（專利權）人: 住友化學株式會社
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;H01L21/338;H01L21/66;H01L29/778;H01L29/812
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇

作為一個實施方式，提供一種電荷俘獲評價方法以及半導體元件，包括以下步驟：對具有HEMT結構的半導體元件(1)的源電極(15)及漏電極(16)與基板(10)之間施加符號與閾值電壓的符號相同且大小為閾值電壓的大小以上的初始化電壓，從陷阱能級中逐出已被俘獲的電荷，來將俘獲狀態初始化；以及在俘獲狀態的初始化后，對在源電極(15)與漏電極(16)之間流動的電流進行監視，并對電荷捕獲、電流崩塌及電荷放出中的至少一個進行評價。

技術領域

本發明涉及一種電荷俘獲評價方法以及半導體元件。

背景技術

作為針對所謂的功率半導體器件、特別是HEMT(High Electron MobilityTransistor：高電子遷移率晶體管)要解決的問題，存在被稱為電流崩塌的導通電阻增加的現象。當發生電流崩塌時，產生導通損失增加、開關不良等，有時引起功率半導體器件的特性劣化。認為是，由于HEMT在截止狀態下承受的電壓應力而導致電荷被半導體層中等的陷阱能級俘獲，從而發生電流崩塌。此外，在此，“電荷的俘獲”是指不限于電子還包含空穴的電荷被俘獲。原因在于，認為除了電子以外，空穴的俘獲也對導通電阻造成影響。

作為以往的電流崩塌的評價方法，已知有如下的方法(例如參照非專利文獻1)：對GaN-HEMT的表面的兩個歐姆電極與基板之間施加可能產生電流崩塌的100V～200V的電壓，對電壓施加前后的兩個歐姆電極間的電阻值之比進行評價。

根據非專利文獻1的方法，為了產生電流崩塌而對HEMT施加縱向的電壓，因此能夠對由縱向電場引起的崩塌進行評價。

現有技術文獻

非專利文獻

非專利文獻1：吉岡啓、外4名、「導電性基板上GaN HEMTの縦方向電界による電流コラプス現象」、電気學會研究會資料、EFM、電子材料研究會、2007年11月30日、EFM－07－18、p.15－19(吉岡啟及其他4人，“導電性基板上由GaN HEMT的縱向電場引起的電流崩塌現象”，電氣學會研究會資料，EFM，電子材料研究會，2007年11月30日， EFM-07-18、p.15-19)

發明內容

發明要解決的問題

然而，在非專利文獻1的方法中存在如下問題：在將使用具有深陷阱能級的寬帶隙半導體的半導體元件用作試樣的情況下，測定再現性低。例如，即使是完全相同的試樣，每次進行測定時，測定值也產生了偏差。

本發明的目的在于提供一種針對使用具有深陷阱能級的寬帶隙半導體的半導體元件也能夠確保測定再現性并能夠再現性良好地進行電流崩塌的評價的、包含電子和空穴的電荷俘獲評價方法以及能夠利用該方法來再現性良好地進行評價的半導體元件。

用于解決問題的方案

為了達到上述目的，本發明的一個方式提供下面的[1]～[5]的電荷俘獲評價方法以及[6]～[8]的半導體元件。

[1]一種電荷俘獲評價方法，包括以下步驟：在具有橫型結構的半導體元件的源電極及漏電極與基板之間施加符號與閾值電壓的符號相同且大小為所述閾值電壓的大小以上的初始化電壓，從陷阱能級中逐出已被俘獲的電荷，來使俘獲狀態初始化；以及在所述俘獲狀態的初始化后，對在所述源電極與所述漏電極之間流動的電流進行監視，并對電荷捕獲、電流崩塌及電荷放出中的至少一個進行評價，其中，所述閾值電壓為施加至源電極及漏電極與基板之間的電壓，且為在所述源電極與所述漏電極之間施加有電壓時通道電流的接通和切斷進行切換的電壓。

[2]根據上述[1]所記載的電荷俘獲評價方法，對所述電荷捕獲進行評價的步驟是如下的步驟：在所述俘獲狀態的初始化后，對將所述源電極及所述漏電極與所述基板之間的電壓從所述初始化電壓變為符號與所述閾值電壓的符號相同且大小為所述閾值電壓的大小以下的應力電壓時的電荷捕獲進行評價。