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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910690682.6
• 申請(qǐng)日: 2019-07-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110456248B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸海燕;孔岑;周建軍;陳堂勝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): 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

本發(fā)明涉及一種基于矢網(wǎng)測(cè)試的氮化鎵器件載流子濃度分布分析方法，通過(guò)矢網(wǎng)測(cè)試器件在不同偏壓下的散射參數(shù)，通過(guò)特定截止等特定狀態(tài)下數(shù)據(jù)對(duì)器件去嵌，表征出器件本征散射參數(shù)，提取低頻單頻點(diǎn)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(cè)試所得S參數(shù)計(jì)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(yàn)證所提取柵源電容與柵漏電容容值之和的準(zhǔn)確性。優(yōu)點(diǎn)：1）矢網(wǎng)測(cè)試精度高，有效解決專業(yè)CV測(cè)試儀器無(wú)法精確表征小電容的問(wèn)題。2）根據(jù)矢網(wǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)表征器件的載流子濃度分布可用于小尺寸器件的工藝監(jiān)控并驗(yàn)證器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理性，為構(gòu)建器件物理模型提供重要參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種基于矢網(wǎng)測(cè)試的氮化鎵器件載流子濃度分布分析方法，屬于小尺寸GaN器件電容分析及載流子濃度分布的分析技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著晶體管技術(shù)的發(fā)展，晶體管尺寸不斷縮小且工作頻率不斷提升，相應(yīng)的太赫茲固態(tài)器件也開(kāi)始了飛速發(fā)展。最初是肖特基二極管等各類二極管以及相應(yīng)的二極管倍頻器、混頻器等器件進(jìn)入太赫茲領(lǐng)域，接著是InP等Ⅲ-Ⅴ族半導(dǎo)體和SiGe BiCOMS的工作頻率跨入太赫茲頻段，而如今第三代半導(dǎo)體GaN HEMT也實(shí)現(xiàn)了大于100 GHz的應(yīng)用。伴隨著器件工作頻率的不斷提升其工藝要求越來(lái)越高，器件尺寸也不斷變小，對(duì)于器件工藝水平的要求不斷提升。

器件載流子濃度分布是表征器件性能的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，可以用于判斷器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工藝水平，同時(shí)該參數(shù)也是構(gòu)建器件物理模型的關(guān)鍵參數(shù)。器件的載流子濃度分布可以通過(guò)器件的CV特性計(jì)算得到。目前可用于器件CV特性的的儀表其測(cè)試精度較差傳統(tǒng)B1500僅能測(cè)300fF以上的電容，因此僅能對(duì)大尺寸器件進(jìn)行測(cè)試分析，對(duì)小尺寸器件無(wú)法測(cè)得準(zhǔn)確的數(shù)值，因此對(duì)于毫米波及太赫茲應(yīng)用的器件該方法不再適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的是一種基于矢網(wǎng)測(cè)試的氮化鎵器件載流子濃度分布分析方法，其目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中器件載流子濃度分布分析存在不準(zhǔn)確、適用范圍窄等缺陷，提出一種對(duì)小尺寸器件的工藝監(jiān)控及器件設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)具有良好的效果的氮化鎵器件載流子濃度分布的分析方法，基于矢網(wǎng)測(cè)試，計(jì)算出小尺寸GaN器件載流子濃度分布及其分析研究。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種基于矢網(wǎng)測(cè)試的氮化鎵器件載流子濃度分布分析方法，通過(guò)矢網(wǎng)測(cè)試器件在不同偏壓下的散射參數(shù)，通過(guò)去嵌結(jié)構(gòu)進(jìn)行去嵌，表征出器件本征的散射參數(shù)，提取低頻單頻點(diǎn)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(cè)試所得S參數(shù)計(jì)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(yàn)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：

步驟1）利用器件截止?fàn)顟B(tài)下的S參數(shù)進(jìn)行去嵌：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，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(cè)試器件的S參數(shù),轉(zhuǎn)化為Y參數(shù)計(jì)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(guò)器件Z參數(shù)計(jì)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)