[發(fā)明專利]一種基于矢網(wǎng)測試的氮化鎵器件載流子濃度分布分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910690682.6
• 申請日: 2019-07-29
• 公開（公告）號: CN110456248B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陸海燕;孔岑;周建軍;陳堂勝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 南京君陶專利商標(biāo)代理有限公司 32215
• 代理人: 嚴(yán)海晨

1.一種基于矢網(wǎng)測試的氮化鎵器件載流子濃度分布分析方法，其特征是通過矢網(wǎng)測試器件在不同偏壓下的散射參數(shù)，通過截止?fàn)顟B(tài)下的器件S參數(shù)去嵌表征出器件本征的散射參數(shù)，提取低頻單頻點狀態(tài)下柵源電容及電壓變化規(guī)律，進(jìn)而提取出器件的載流子濃度分布；根據(jù)測試所得S參數(shù)計算得到器件的電流增益截止頻率，根據(jù)電流增益截止頻率及跨導(dǎo)與柵源電容與柵漏電容容值之和驗證所提取柵源電容與柵漏電容容值之和的準(zhǔn)確性；包括以下步驟：

1）測試器件截止?fàn)顟B(tài)下S參數(shù)提取器件外部寄生電容、電感；

2）測試器件散射參數(shù)提取低頻單頻點CV特性；

3）計算器件本征電流增益截止頻率及電容隨頻率變化特性；

4）提取低頻點電容隨柵壓的變化特性；

5）計算耗盡層深度，判定提取值得合理性；

6）求取器件的載流子濃度；

7）計算器件的載流子濃度分布；

所述步驟3）計算器件電流增益截止頻率及電容隨頻率變化特性：利用器件本征散射參數(shù)值計算得到電流增益截止頻率及直流測試所得跨導(dǎo)值計算得到理論柵源電容、柵漏電容之和判定所提取的柵源電容、柵漏電容是否合理；

電流增益截止頻率與柵源電容柵漏電容之和存在如下關(guān)系

（1）

根據(jù)所提取的電流增益截止頻率估算出柵源電容與柵漏電容之和，判斷電容提取方式的準(zhǔn)確性；

所述步驟4）提取低頻點電容隨柵壓的變化特性：根據(jù)電流增益截止頻率計算出柵源電容柵漏電容之和，提取低頻點電容隨柵壓的變化特性，

電容公式提取柵源電容和柵漏電容公式為：

Cgs=imag（Y_int11）/（2*π*f） （2）

Cgd=imag（Y_int12）/（2*π*f） （3）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于矢網(wǎng)測試的氮化鎵器件載流子濃度分布分析方法，其特征是所述步驟1）設(shè)計制備去嵌結(jié)構(gòu)：去除焊盤、連接傳輸線、連接通孔等部分引起的寄生，表征器件的本征散射性能，具體為：由于應(yīng)用的頻率比較低，其焊盤電容的提取方法可采用在器件截止?fàn)顟B(tài)下測試器件的S參數(shù)，轉(zhuǎn)化為Y參數(shù)計算得到pad電容；

C_pg=1/(2*π*freq)*imag(Y₁₁+2*Y₁₂)

C_pd=1/(2*π*freq)*imag(Y₂₂+2*Y₁₂)

連接通孔電感值可通過器件Z參數(shù)計算得到：

L_g=imag（Z₁₁-Z₁₂）/(2*pi*freq)

L_d=imag（Z₂₂-Z₁₂）/(2*pi*freq)

L_s=imag（Z₁₂）/(2*pi*freq)

可實現(xiàn)的功能為去除焊盤、連接傳輸線、連接通孔引起的寄生，表征器件的本征散射性能。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于矢網(wǎng)測試的氮化鎵器件載流子濃度分布分析方法，其特征是所述步驟2）測試器件散射參數(shù)獲得器件本征參數(shù)：利用矢網(wǎng)完成對低頻狀態(tài)、單頻點柵源電容、柵漏電容隨偏壓的變化及相應(yīng)數(shù)值提取，提取準(zhǔn)確的CV特性，同時避免最終載流子濃度分布計算過程中焊盤電容引入的影響。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于矢網(wǎng)測試的氮化鎵器件載流子濃度分布分析方法，其特征是所述步驟5）計算耗盡層深度，判定提取值得合理性：根據(jù)寄生電容、器件有源區(qū)面積、GaN的相對介電常數(shù)計算耗盡層深度，并根據(jù)耗盡層深度判定提取值得合理性；

單位面結(jié)電容：

(4)

耗盡層深度：

L（V）= （5）

根據(jù)上述提取的電容值以及工藝參數(shù)及相對介電常數(shù)等指標(biāo)計算得到耗盡層深度值與工藝參數(shù)對比是否一致判定電容電壓提取方式的準(zhǔn)確性。