[發明專利]GaN功率器件結構、結溫測試裝置和方法

有效

• 申請號: 202011156048.3
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112420806B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 賀致遠;陳義強;陳媛;路國光;黃云;恩云飛
• 申請（專利權）人: 中國電子產品可靠性與環境試驗研究所（（工業和信息化部電子第五研究所）（中國賽寶實驗室））
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/778;G01R31/26
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 繆成珠

本申請涉及半導體技術領域，具體公開一種GaN功率器件結構、結溫測試裝置和方法。GaN功率器件結構包括GaN基異質結構、歐姆接觸電極以及肖特基接觸電極。歐姆接觸電極包括設置于所述GaN基異質結構上的柵極、源極以及漏極；肖特基接觸電極設置于所述GaN基異質結構上，且位于所述柵極與所述源極之間，所述肖特基接觸電極與所述源極分別構成肖特基二極管的兩極。通過改進GaN功率器件結構，并通過結溫測試方法能夠實現對GaN功率器件結溫的測試，并獲得GaN功率器件的結溫信息，進而為對GaN功率器件的工作壽命的預估提供測試數據。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種GaN功率器件結構、結溫測試裝置和方法。

背景技術

功率器件的結溫數據是評估其可靠性的重要指標，結溫波動以及平均結溫等指標都將直接影響器件的壽命，因此準確的結溫監測可為器件狀態管理、性能評估、健康狀態評估以及壽命預計提供重要依據。

例如，針對Si基MOSFET器件，通常采用小電流條件下測試源極和漏極間的寄生體二極管結壓實現較為精準的結溫測試。但是，不同于Si基MOSFET器件，GaN功率器件采用的是非故意摻雜的二維電子氣導通溝道，不具備PN結的寄生體二極管，故無法采用上述技術手段實現在線精準結溫監測，且目前針對GaN功率器件的結溫測試，缺乏測試數據的積累和系統性的研究，導致無法有效預估其工作壽命。

發明內容

基于此，有必要針對目前針對GaN功率器件的結溫測試，缺乏測試數據的積累和系統性的研究，導致無法有效預估其工作壽命的問題，提供一種GaN功率器件結構、結溫測試裝置和方法。

一種GaN功率器件結構，包括：

GaN基異質結構；

歐姆接觸電極，包括設置于所述GaN基異質結構上的柵極、源極以及漏極；

肖特基接觸電極，設置于所述GaN基異質結構上，且位于所述柵極與所述源極之間，所述肖特基接觸電極與所述源極分別構成肖特基二極管的兩極。

在其中一個實施例中，所述肖特基接觸電極包括功函數高于預設值的金屬或合金，所述肖特基接觸電極構成所述肖特基二極管的陽極，所述源極構成所述肖特基二極管的陰極。

在其中一個實施例中，所述肖特基接觸電極的材料選用Ni、Pt及Au中的一種或多種。

在其中一個實施例中，所述肖特基接觸電極與所述柵極之間的距離小于所述肖特基接觸電極與所述源極之間的距離。

在其中一個實施例中，所述肖特基接觸電極與所述柵極之間的距離大于等于100nm且小于等于1μm。

在其中一個實施例中，所述GaN基異質結構包括層疊設置的GaN緩沖層和AlGaN勢壘層，所述GaN緩沖層和AlGaN勢壘層之間形成有二維電子氣。

一種結溫測試裝置，用于對上述的GaN功率器件進行結溫測試，所述結溫測試裝置包括驅動模塊、電壓采集模塊以及分別與所述驅動模塊、電壓采集模塊連接的控制模塊；

所述驅動模塊包括電壓輸出端和電流輸出端，所述電壓輸出端連接所述GaN功率器件的柵極，用于根據所述控制模塊的控制指令控制所述GaN功率器件啟動或關斷，所述電流輸出端連接所述GaN功率器件的肖特基接觸電極，用于根據所述控制模塊的控制指令輸出預設電流值至所述肖特基接觸電極；

所述電壓采集模塊分別連接所述肖特基接觸電極和所述源極，用于采集所述肖特基接觸二極管兩端電壓；

所述控制模塊用于輸出對應的控制指令至所述驅動模塊和所述電壓采集模塊，并根據采集到的所述肖特基二極管兩端電壓確定所述GaN功率器件的結溫信息。