[發明專利]耗盡電壓獲取方法

在審

• 申請號: 202111367378.1
• 申請日: 2021-11-18
• 公開（公告）號: CN114300370A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 柳月波;賴燦雄;楊少華;路國光
• 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: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L29/778
• 代理公司: 華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧云鵬

本發明提供一種耗盡電壓獲取方法，耗盡電壓獲取方法用于獲取半導體器件中二維電子氣溝道內電子耗盡時的耗盡電壓，耗盡電壓獲取方法包括：獲取半導體器件的電容?反向偏置電壓特性曲線；獲取電容?反向偏置電壓特性曲線中的電容對反向偏置電壓的二階微分，并得到半導體器件的二階微分特性曲線；根據半導體器件的二階微分特性曲線，獲取半導體器件中二維電子氣溝道內電子耗盡時的耗盡電壓，此方法簡單直觀，可以快速獲取半導體器件中二維電子氣溝道內電子耗盡時的耗盡電壓，方便研發人員使用此方法進行快速試驗，加快研發進展，提升企業研發競爭力。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種耗盡電壓獲取方法。

背景技術

二維電子氣(2DEG)存在于一些異質結構中，對于半導體突變異質結，由于導帶底能量突變量ΔEc的存在，則在界面附近出現有“尖峰”和“凹口”；實際上，對異質結中導帶電子的作用而言，該“尖峰”也就是電子的勢壘，“凹口”也就是電子的勢阱。因此，實際上“尖峰”中的電場有驅趕電子的作用，即形成耗盡層；“凹口”中的電場有驅趕空穴、積累電子的作用，在條件合適時，即可形成電子積累層(即表面導電溝道)。如果“凹口”勢阱的深度足夠大，則其中的電子就只能在勢阱中沿著平面的各個方向運動(即緊貼著異質結界面運動)，即為二維運動的電子；進而，若引入有效質量概念，則可認為這些電子是經典自由電子，從而可把異質結勢阱中的電子看作為具有一定有效質量的“二維電子氣”。

耗盡層，又稱耗盡區、阻擋層、勢壘區，是指結區中在漂移運動和擴散作用的雙重影響下載流子數量非常少的一個高電阻區域。耗盡層的寬度與材料本身性質、溫度以及偏置電壓的大小有關。在反向偏壓下，耗盡區上的電壓降增加，大多數載流子被從連接處推開，留下更多的帶電離子，因此耗盡區域變寬，電場變強，增大了電流的漂移分量，減小了擴散分量，在這種情況下，載流子密度(主要是少數載流子)很小，只有非常小的反向飽和電流流過。

現有技術中獲得二維電子氣溝道內電子耗盡時的耗盡電壓的過程非常繁瑣，對于具有多個二維電子氣溝道且有肖特基接觸電極的半導體器件，測試得出C-V(電容-電壓)特性曲線后，還需通過多步計算才可以得出各溝道電子耗盡時對應的耗盡電壓，過程復雜，不夠直觀便捷。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明設計了一種耗盡電壓獲取方法，能夠快速獲得半導體器件中二維電子氣溝道內電子耗盡時的耗盡電壓。

本發明設計了一種耗盡電壓獲取方法，所述耗盡電壓獲取方法用于獲取半導體器件中二維電子氣溝道內電子耗盡時的耗盡電壓，所述耗盡電壓獲取方法包括：

獲取所述半導體器件的電容-反向偏置電壓特性曲線；

獲取所述電容-反向偏置電壓特性曲線中的電容對電壓的二階微分，并得到所述半導體器件的二階微分特性曲線；

根據所述半導體器件的二階微分特性曲線，獲取所述半導體器件中二維電子氣溝道內電子耗盡時的耗盡電壓。

在其中一個實施例中，所述根據所述半導體器件的二階微分特性曲線，獲取所述半導體器件中二維電子氣溝道內電子耗盡時的耗盡電壓包括：

建立二維坐標系，所述二維坐標系的橫坐標為反向偏置電壓，所述二階微分特性曲線具有波峰，且所述二階微分特性曲線與所述二維坐標系的橫坐標具有多個交點，所述交點位于所述波峰相對的兩側；

所述波峰鄰近所述二維坐標系原點一側的所述交點的橫坐標值即為獲取所述半導體器件中二維電子氣溝道內電子耗盡時的耗盡電壓。

在其中一個實施例中，所述半導體器件包括歐姆接觸電極和肖特基接觸電極；所述獲取半導體器件的電容-反向偏置電壓特性曲線包括：

將所述半導體器件的歐姆接觸電極接地；

于所述半導體器件的肖特基接觸電極上施加電壓；