測(cè)試hemt器件體泄漏電流和表面泄漏電流的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)試HEMT器件體泄漏電流和表面泄漏電流的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)不能對(duì)常規(guī)HEMT器件的柵泄漏電流進(jìn)行體泄漏電流與表面泄漏電流分離測(cè)試的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)方案是：制作兩個(gè)與被測(cè)HEMT器件結(jié)構(gòu)相同，柵電極尺寸各不相同的測(cè)試輔助器件；利用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試設(shè)備分別測(cè)試被測(cè)HEMT器件和這兩個(gè)測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流；將兩個(gè)測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流作差得到被測(cè)HEMT器件的體泄漏電流；用被測(cè)HEMT器件的柵泄漏電流與其體泄漏電流作差，得到被測(cè)HEMT器件的表面泄漏電流。本發(fā)明測(cè)試方法快速簡(jiǎn)便，結(jié)果準(zhǔn)確可靠，能夠?yàn)楹罄m(xù)分析體泄漏電流和表面泄漏電流產(chǎn)生機(jī)理和提高HEMT器件的可靠性提供依據(jù)。
【專利說(shuō)明】測(cè)試HEMT器件體泄漏電流和表面泄漏電流的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及高電子遷移率異質(zhì)結(jié)晶體管HEMT器件柵 泄漏電流的分離測(cè)試方法，用于提高HEMT器件的可靠性。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)以GaN為代表的第三代寬禁帶隙半導(dǎo)體以其具有禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng) 高、熱導(dǎo)率較高等特性，受到廣泛關(guān)注。特別是GaN與AlGaN等材料形成的高電子遷移率異 質(zhì)結(jié)晶體管HEMT在異質(zhì)結(jié)界面處存在高濃度、高遷移率的二維電子氣，利用這些特性制備 的HEMT器件在制作高頻、高壓及高功率電子器件和微波器件等方面有著巨大的優(yōu)勢(shì)和應(yīng) 用前景。因此近年來(lái)GaN基HEMT器件一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)，并且已經(jīng)獲得了大量 顯著的研究成果。
[0003] 隨著GaN基HEMT器件的發(fā)展，其柵泄漏電流對(duì)器件性能及可靠性的影響越來(lái)越 大。通常，HEMT器件選用金屬作為柵極材料，這種金屬/半導(dǎo)體形成的肖特基柵往往會(huì)形 成明顯的柵泄漏電流。這些額外的柵泄漏電流會(huì)增加器件的低頻噪聲和靜態(tài)功耗，誘發(fā)電 流崩塌現(xiàn)象、減小器件效率以及降低HEMT器件的擊穿電壓進(jìn)而降低輸出功率等。因此，柵 泄漏電流逐漸成為HEMT器件可靠性的重要研究方向之一。
[0004] HEMT器件柵泄漏電流主要包括三個(gè)部分：體泄漏電流、表面泄漏電流以及臺(tái)面泄 漏電流。目前，臺(tái)面邊緣泄漏電流可以通過(guò)特殊工藝實(shí)現(xiàn)較好的控制，因而前兩種泄漏電 流在柵泄漏電流中占主導(dǎo)地位。體泄漏電流與表面泄漏電流的形成機(jī)制并不相同，為了更 深刻地研究其產(chǎn)生規(guī)律及模型，就必須對(duì)這兩部分電流進(jìn)行定量分離。然而至今，并沒(méi)有 發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單有效的電流分離方法，僅僅靠常規(guī)的測(cè)試方法是不足以對(duì)柵泄漏電流進(jìn)行精確的 研究。2006年，W. S. Tan等人提出了基于雙柵的HEMT器件肖特基柵電流分離結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu) 通過(guò)在柵極與漏極之間增加一個(gè)電極來(lái)分離表面泄漏電流。然而這種結(jié)構(gòu)也使得它與常規(guī) HEMT器件有所區(qū)別，且制作工藝較為復(fù)雜，對(duì)于進(jìn)一步研究HEMT器件在實(shí)際工作狀態(tài)下的 性能退化有較大的局限性。
[0005] 隨著HEMT器件特征尺寸的不斷縮小，肖特基柵泄漏電流對(duì)相關(guān)材料生長(zhǎng)與器件 工藝優(yōu)化、器件失效機(jī)理研究及性能評(píng)估等方面帶來(lái)的影響越來(lái)越大，因此很需要分離出 柵泄漏電流中的體泄漏電流和表面泄漏電流進(jìn)行機(jī)理分析，進(jìn)而提高器件的可靠性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提出一種測(cè)試HEMT器件體泄漏電流和表面泄漏電流的方法， 以解決肖特基柵泄漏電流中體泄漏電流與表面泄漏電流的定量分離問(wèn)題，為HEMT器件的 材料生長(zhǎng)與器件工藝優(yōu)化，以及缺陷表征、可靠性評(píng)估提供指導(dǎo)。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案包括如下步驟：
[0008] A.制作測(cè)試輔助器件：
[0009] (A1)制作結(jié)構(gòu)與被測(cè)HEMT器件結(jié)構(gòu)相同，電極參數(shù)不同的HEMT第一測(cè)試輔助器 件；該第一測(cè)試輔助器件，其柵電極長(zhǎng)度為L(zhǎng)g' = Lg+2AL，寬度為Wg' = Wg+2AL，柵電極與 源極距離為L(zhǎng)gs'= Lgs_ Λ L，柵極與漏極的距離為L(zhǎng)gd'= Lgd_ Λ L，其中Λ L為柵極尺寸增量， Lgs> △ L>0, Lg，Wg分別為被測(cè)ΗΕΜΤ器件的柵極長(zhǎng)度和柵極寬度，Lgs為被測(cè)ΗΕΜΤ器件的柵極 與源極距離，Lgd為被測(cè)HEMT器件的柵極與漏極距離；
[0010] (A2)在ΗΕΜΤ第一測(cè)試輔助器件的柵電極內(nèi)去除與被測(cè)ΗΕΜΤ器件柵電極同樣大小 的金屬區(qū)域，形成柵電極為矩形框結(jié)構(gòu)的ΗΕΜΤ第二測(cè)試輔助器件，該矩形框外框各邊與其 內(nèi)無(wú)金屬淀積矩形區(qū)域各邊的距離均為Λ L，Lgs> Λ L>0,即柵電極矩形框的外框長(zhǎng)度和寬度 分別 Lg+2 Λ L，Wg+2 Λ L ;
[0011] Β.利用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試設(shè)備分別測(cè)試出如下三條曲線：
[0012] 將被測(cè)ΗΕΜΤ器件置于關(guān)閉狀態(tài)，在漏極施加連續(xù)變化的偏置電壓V，測(cè)出被測(cè) ΗΕΜΤ器件的柵泄漏電流Ig(v)與偏置電壓V的關(guān)系曲線Ρ3 ;
[0013] 用與被測(cè)ΗΕΜΤ器件相同的測(cè)試條件，測(cè)出ΗΕΜΤ第一測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流 與偏置電壓V的關(guān)系曲線Ρ1 ;
[0014] 用與被測(cè)ΗΕΜΤ器件相同的測(cè)試條件，測(cè)出ΗΕΜΤ第二測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流 與偏置電壓V的關(guān)系曲線Ρ2 ;
[0015] C.根據(jù)步驟B中所測(cè)得的三條曲線Pl，P2和P3,獲得被測(cè)ΗΕΜΤ器件的體泄漏電 流Ib(v)和表面泄漏電流Is(v):
[0016] (C1)用所述ΗΕΜΤ第一測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流與漏極偏壓關(guān)系曲線P1中各個(gè) 偏置電壓V對(duì)應(yīng)的柵泄漏電流ig(v)與所述關(guān)系曲線Ρ2中對(duì)應(yīng)的偏置電壓V下的柵泄漏電流 5ig(V)逐一作差，得到被測(cè)ΗΕΜΤ器件的體泄漏電流Ib(v)與偏置電壓V關(guān)系曲線P4 ;
[0017] (C2)用被測(cè)ΗΕΜΤ器件的柵泄漏電流與偏置電壓關(guān)系曲線P3中各個(gè)偏置電壓V對(duì) 應(yīng)的柵泄漏電流Ig(v)逐一減去被測(cè)ΗΕΜΤ器件的體泄漏電流與漏極偏壓關(guān)系曲線Ρ4中對(duì)應(yīng) 偏置電壓V下的體泄漏電流Ib(v)，得到被測(cè)ΗΕΜΤ器件的表面泄漏電流Is(v)與偏置電壓V關(guān) 系曲線P5 ;
[0018] (C3)將所述兩條關(guān)系曲線P4和P5繪制在同一坐標(biāo)系中，得到在偏置電壓范圍內(nèi) 任意漏極電壓下的被測(cè)ΗΕΜΤ器件的柵泄漏電流中表面泄漏電流Is(v)和體泄漏電流Ib(v)。
[0019] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0020] 1)本發(fā)明所用測(cè)試器件均以常規(guī)三端ΗΕΜΤ器件工藝為基礎(chǔ)制造，不改變器件結(jié) 構(gòu)，僅改變器件柵電極面積和尺寸，工藝技術(shù)穩(wěn)定，制造難度和成本均比現(xiàn)有技術(shù)低；
[0021] 2)測(cè)試時(shí)，僅需通過(guò)半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試設(shè)備對(duì)三個(gè)柵面積不同ΗΕΜΤ器件分別進(jìn)行 一次電學(xué)測(cè)量，將所測(cè)柵泄漏電流通過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)值計(jì)算，即可獲得被測(cè)ΗΕΜΤ器件柵泄漏電 流Ig(v)中體泄漏電流Ib(v)與表面泄漏電流Is(v)的大小，實(shí)現(xiàn)柵泄漏電流定量分離測(cè)試；
[0022] 3)本發(fā)明測(cè)試方法較現(xiàn)有方法快速、簡(jiǎn)便；分離結(jié)果準(zhǔn)確、可靠，其測(cè)出的體泄漏 電流與表面泄漏電流有利于對(duì)ΗΕΜΤ器件相關(guān)的材料及結(jié)構(gòu)進(jìn)行工藝優(yōu)化與評(píng)估，為后續(xù) 分析柵泄漏電流中的體泄漏電流和表面泄漏電流產(chǎn)生機(jī)理提供依據(jù)，進(jìn)而為提高ΗΕΜΤ器 件的可靠性提供新的解決方案。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0024] 圖2是被測(cè)HEMT器件結(jié)構(gòu)及柵泄漏電流組成示意圖；
[0025] 圖3是本發(fā)明中被測(cè)HEMT器件電極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖4是本發(fā)明中HEMT第一測(cè)試輔助器件電極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027] 圖5是本發(fā)明中HEMT第二測(cè)試輔助器件電極結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖6是本發(fā)明中測(cè)試HEMT器件柵泄漏電流的電路原理圖；
[0029] 圖7是本發(fā)明利用圖6測(cè)試出三個(gè)不同電極結(jié)構(gòu)的HEMT器件柵泄漏電流圖；
[0030] 圖8是用本發(fā)明測(cè)出的被測(cè)HEMT器件的體泄漏電流和表面泄漏電流圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí) 施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
[0032] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的測(cè)試原理及測(cè)試方法作進(jìn)一步詳細(xì)表述。
[0033] 一.測(cè)試原理
[0034] 本實(shí)例中所涉及的三個(gè)HEMT器件經(jīng)過(guò)臺(tái)面特殊工藝處理，柵泄漏電流中臺(tái)面泄 漏電流均可以忽略，對(duì)于被測(cè)HEMT器件3,其柵泄漏電流包括兩部分：肖特基柵與源漏電極 之間的橫向表面泄漏電流Is(v)，垂直于肖特基柵表面通過(guò)勢(shì)壘層而形成的體泄漏電流Ib(v)， 如圖2所示，兩個(gè)電流均是漏極偏置電壓V的函數(shù)，其中，表面泄漏電流Is(v)的大小與柵極 分別到源、漏電極之間的距離成反比例關(guān)系，體泄漏電流Ib(v)的大小與柵電極面積成正比 例關(guān)系。
[0035] 對(duì)于被測(cè)HEMT器件3,若利用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試儀在器件漏電極施加固定偏置電壓 V0,只能測(cè)得其總的柵泄漏電流Ig_，并不能測(cè)得其柵電流中表面泄漏電流Is_和體泄漏 電流Ib_。本發(fā)明結(jié)合表面泄漏電流和體泄漏電流的各自特點(diǎn)，在被測(cè)HEMT器件結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 上設(shè)計(jì)兩個(gè)柵電極面積不同的HEMT測(cè)試輔助器件，且相差的柵電極面積大小與被測(cè)HEMT 器件柵面積相同，在漏電極偏置電壓為固定數(shù)值條件下，兩個(gè)輔助器件的體泄漏電流之差 與被測(cè)HEMT器件的體泄漏電流Ib(TO)的數(shù)值相同，同時(shí)兩個(gè)測(cè)試輔助器件的柵電極分別與 其源、漏電極的距離均相同，以保證兩個(gè)測(cè)試輔助器件的表面泄漏電流相同，用兩個(gè)HEMT 測(cè)試輔助器件在偏置電壓固定為V0條件下的柵泄漏電流作差，其結(jié)果為被測(cè)HEMT器件的 體泄漏電流Ib_。再利用被測(cè)HEMT器件柵泄漏電流Ig(TO)與所得的體泄漏電流I b(TO)作差 可進(jìn)一步得到被測(cè)HEMT器件的表面泄漏電流IS(TO)，實(shí)現(xiàn)被測(cè)HEMT器件3在固定偏置電壓 V0條件下柵電流中體泄漏電流Ib_和表面泄漏電流Is_分離測(cè)試。
[0036] 本實(shí)施例測(cè)試時(shí)，通過(guò)在漏電極所加偏置連續(xù)變化的電壓V，測(cè)得每個(gè)偏置電壓下 的被測(cè)HEMT器件和兩個(gè)HEMT測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流，從而得到被測(cè)HEMT器件柵泄漏 電流與偏置電壓的關(guān)系曲線，HEMT第一測(cè)試輔助器件柵泄漏電流與偏置電壓的關(guān)系曲線以 及HEMT第二測(cè)試輔助器件柵泄漏電流與偏置電壓的關(guān)系曲線。為了實(shí)現(xiàn)被測(cè)HEMT器件的 表面泄漏電流Is(v)和體泄漏電流Ib(v)的分離測(cè)試，只需將所述的三條關(guān)系曲線中各個(gè)偏置 電壓V對(duì)應(yīng)的柵泄漏電流依次利用上述分離原理進(jìn)行計(jì)算，可獲得每個(gè)偏置電壓下的被測(cè) HEMT器件的表面泄漏電流和體泄漏電流，從而得到被測(cè)HEMT器件的表面泄漏電流Is(v)與 漏電極偏置電壓V的關(guān)系曲線和體泄漏電流Ib(v)與漏電極偏置電壓V的關(guān)系曲線，根據(jù)上 述兩條曲線可得偏置范圍內(nèi)任意偏置電壓V下的體泄漏電流Ib(v)和表面泄漏電流Is(v)。
[0037] 二.測(cè)試方法
[0038] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明根據(jù)上述原理進(jìn)行HEMT器件體泄漏電流和表面泄漏電流的測(cè)試 步驟如下：
[0039] 步驟A，制作兩個(gè)HEMT測(cè)試輔助器件。
[0040] 兩個(gè)HEMT測(cè)試輔助器件均以被測(cè)HEMT器件3結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，其中被測(cè)HEMT器件3 結(jié)構(gòu)如圖2所示，其從下到上依次為襯底層，本征氮化鎵層和鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?；鋁鎵氮?jiǎng)輭緦?上設(shè)有電極。電極的結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖3所示，其從左到右依次為源極，肖特基柵極和漏極，其 中源極和漏極的尺寸相同，長(zhǎng)度均為L(zhǎng)t = 10 μ m，寬度均為Wt = 200 μ m ;肖特基柵極的柵長(zhǎng) 為L(zhǎng)g = 1 μ m,柵寬為Wg = 200 μ m,柵極與源極之間的距離為L(zhǎng)gs = 3um,柵極與漏極之間的 距尚為L(zhǎng)gd = 3 μ m。
[0041] (A1)制造 HEMT第一測(cè)試輔助器件1 :
[0042] 改變被測(cè)HEMT器件3的柵電極尺寸，即擴(kuò)大柵電極尺寸，縮小柵電極與源極、柵電 極與漏極的距離，制作結(jié)構(gòu)與被測(cè)HEMT器件結(jié)構(gòu)相同的第一測(cè)試輔助器件1，該第一測(cè)試 輔助器件1相比于被測(cè)HEMT器件3,其柵電極的長(zhǎng)度和寬度各增加2倍的Λ L，柵電極與源 漏電極距離各縮小Λ L。如圖4所示，具體參數(shù)如下：
[0043] 柵長(zhǎng)Lg' = Lg+2AL，柵寬Wg，= Wg+2AL，柵電極與源極距離Lgs' = Lgs_AL，柵電 極與漏極的距離Lgd' = Lgd-AL，其中3ym>AL>0,在本實(shí)例中取AL = Ιμπι;
[0044] (Α2)制造 HEMT第二測(cè)試輔助器件2 :
[0045] 在HEMT第一測(cè)試輔助器件1的柵電極內(nèi)去除與被測(cè)HEMT器件柵電極同樣大小的 金屬區(qū)域，形成柵電極為矩形框結(jié)構(gòu)的HEMT第二測(cè)試輔助器件2,如圖5所示。該矩形框 外框各邊與其內(nèi)無(wú)金屬淀積矩形區(qū)域各邊的距離均為Λ L，3 μ m> Λ L>0,在本實(shí)例中取Λ L =1 μ m，即柵電極矩形框的外框長(zhǎng)度和寬度分別與HEMT第一測(cè)試輔助器件柵長(zhǎng)Lg'和柵寬 Wg'相同。
[0046] 步驟B，分別測(cè)試被測(cè)HEMT器件和兩個(gè)HEMT測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流。
[0047] 本步驟中的測(cè)試是利用半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備進(jìn)行，測(cè)試電路如圖6所示，即將器件的 源極接地，利用半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備在柵極施加電壓\使器件處于關(guān)閉狀態(tài)，在漏極施加連續(xù) 偏置電壓V，測(cè)試設(shè)備可測(cè)得柵電流Ig(v)與偏置電壓V的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。
[0048] (B1)在被測(cè)HEMT器件的漏極連續(xù)施加0V至20V的偏置電壓V，測(cè)得被測(cè)HEMT器 件的柵泄漏電流Ig(v)與偏置電壓V的關(guān)系曲線P3 ;
[0049] (B2)在HEMT第一測(cè)試輔助器件的漏極連續(xù)施加0V至20V的偏置電壓V，測(cè)得HEMT 第一測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流igw與偏置電壓V的關(guān)系曲線P1 ;
[0050] (B3)在HEMT第二測(cè)試輔助器件的漏極連續(xù)施加0V至20V的偏置電壓V，測(cè)得HEMT 第二測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流?§(Λ〇與偏置電壓V的關(guān)系曲線P2 ;
[0051] (Β4)將上述三條曲線繪制在同一坐標(biāo)系中，如圖7所示，其縱坐標(biāo)為柵泄漏電流 的絕對(duì)值，橫坐標(biāo)為漏極與源極之間的電壓偏置，數(shù)值為正。
[0052] 由圖7可以看出，三條曲線的變化趨勢(shì)基本相同，只是在柵電流的大小量級(jí)上有 區(qū)別。通過(guò)圖7可以得到在0到20V范圍內(nèi)任意偏置電壓下的被測(cè)HEMT器件和兩個(gè)HEMT 測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流數(shù)據(jù)。
[0053] 步驟C，根據(jù)步驟B中的測(cè)試結(jié)果，計(jì)算被測(cè)HEMT器件表面泄漏電流和體泄漏電 流。
[0054] (C1)定義被測(cè)HEMT器件和兩個(gè)HEMT測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流表示式：
[0055] 根據(jù)HEMT器件的柵泄漏電流包括表面泄漏電流體泄漏電流兩部分的原理得到所 述三個(gè)HEMT器件的柵泄漏電流表示式：
[0056] 對(duì)于被測(cè)HEMT器件3的柵泄漏電流與偏置電壓的關(guān)系曲線P3,其各個(gè)偏置電壓 V對(duì)應(yīng)的柵極泄漏電流Ig(v)均包括體泄漏電流Ib(v)及表面泄漏電流Is(v)兩部分，其表示式 為：
[0057] Ig(v) = Ib(v)+Is(v) ;〈1〉
[0058] 對(duì)于HEMT第一測(cè)試輔助器件1的柵泄漏電流與偏置電壓的關(guān)系曲線P1，其各個(gè)偏 置電壓V對(duì)應(yīng)的柵極泄漏電流ig<v)均包括體泄漏電流ib(v>及表面泄漏電流i sW兩部分，其表 示式為：
[0059] = ^<v) + ^b(v, ; <2>
[0060] 對(duì)于HEMT第二測(cè)試輔助器件2的柵泄漏電流與偏置電壓的關(guān)系曲線P2,其各個(gè)偏 置電壓v對(duì)應(yīng)的柵極泄漏電流?θν)均包括體泄漏電流?Μν)&表面泄漏電流L (v)兩部分，其表 示式為：
[0061] ^g(V) = Λ(ν>+ Λ)(Υ) ;
[0062] (C2)計(jì)算被測(cè)HEMT器件3的體泄漏電流Ib(v):
[0063] 由于HEMT第一測(cè)試輔助器件1的柵極與源漏極之間距離和HEMT第二測(cè)試輔助器 件2的柵極與源漏極之間距離均相等，因而HEMT第一測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流與偏置電 壓的關(guān)系曲線P1和HEMT第二測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流與偏置電壓的關(guān)系曲線P2中在 各個(gè)偏置電壓V下的柵泄漏電流中的表面泄漏電流均相等，S卩/ (v) = &v)，聯(lián)立式〈2>和〈3> 并將上式帶入得到：
[0064] Ib(V) ~?\,(γ) ~ ^g(V) ~'^g(v} ; 〈4>
[0065] 根據(jù)兩個(gè)HEMT測(cè)試輔助器件的柵面積之差與被測(cè)HEMT器件3的柵面積相同，可 得HEMT第一測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流與偏置電壓關(guān)系曲線P1和所述關(guān)系曲線P2中各 個(gè)偏置電壓V下的柵泄漏電流中體泄漏電流之差均等于所述關(guān)系曲線P3中在對(duì)應(yīng)的偏置 電壓V下的體泄漏電流Ib(v),即義(v) - ib(v> = /bW，進(jìn)而將式〈4>表示為：
[0066] /6(V)=4(v,-^(v, ; <5>
[0067] 根據(jù)式〈5>，用HEMT第一測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流與偏置電壓關(guān)系曲線P1中各 個(gè)偏置電壓V對(duì)應(yīng)的柵泄漏電流1§(￥)與所述關(guān)系曲線P2中對(duì)應(yīng)偏置電壓V下的柵泄漏電流 逐一作差，可得到被測(cè)HEMT器件3的體泄漏電流Ib(v)與偏置電壓V關(guān)系曲線P4。 [0068] (C3)計(jì)算被測(cè)HEMT器件3的表面泄漏電流Is(v):
[0069] 根據(jù)表達(dá)式〈1>，被測(cè)HEMT器件3的柵泄漏電流與偏置電壓關(guān)系曲線P3中各點(diǎn)的 柵泄漏電流中的表面泄漏電流Is(v)可以表示為：
[0070] Is(v) = Ig(v)_Ib(v) ;〈6>
[0071] 根據(jù)式〈6>，用被測(cè)HEMT器件3的柵泄漏電流與偏置電壓關(guān)系曲線P3中各個(gè)偏置 電壓V對(duì)應(yīng)的柵泄漏電流Ig(v)逐一減去被測(cè)HEMT器件3的體泄漏電流與偏置電壓關(guān)系曲 線P4中對(duì)應(yīng)偏置電壓V下的體泄漏電流Ib(v)，得到被測(cè)HEMT器件3的表面泄漏電流Is(v)與偏置電壓V關(guān)系曲線P5。
[0072] (C4)將被測(cè)HEMT器件3的體泄漏電流Ib(v)與偏置電壓V的關(guān)系曲線P4和被測(cè) HEMT器件3的表面泄漏電流Is(v)與偏置電壓V的關(guān)系曲線P5繪制在同一坐標(biāo)系中，如圖 8所示，圖中縱坐標(biāo)為柵泄漏電流的絕對(duì)值，橫坐標(biāo)為漏極的電壓偏置，數(shù)值為正。
[0073] 由圖8可以得到在0到20V范圍內(nèi)任意偏置電壓下的被測(cè)HEMT器件3的柵泄漏 電流中表面泄漏電流Is(v)和體泄漏電流Ib(v)數(shù)據(jù)。
[0074] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，顯然對(duì)于本領(lǐng)域 的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，在了解本發(fā)明的內(nèi)容和原理后，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何 修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種測(cè)試HEMT器件體泄漏電流和表面泄漏電流的方法，包括如下步驟： A.制作測(cè)試輔助器件： (A1)制作結(jié)構(gòu)與被測(cè)HEMT器件（3)結(jié)構(gòu)相同，電極參數(shù)不同的HEMT第一測(cè)試輔助器 件（1);該第一測(cè)試輔助器件，其柵電極長(zhǎng)度為L(zhǎng)g' =Lg+2AL，寬度為Wg' =Wg+2AL，柵電 極與源極距離為L(zhǎng)gs' =Lgs_AL，柵極與漏極的距離為L(zhǎng)gd' =Lgd_AL，其中AL為柵極尺寸 增量，Lgs> △ L>0, Lg，Wg分別為被測(cè)HEMT器件⑶的柵極長(zhǎng)度和柵極寬度，Lgs為被測(cè)HEMT 器件（3)的柵極與源極距離，Lgd為被測(cè)HEMT器件（3)的柵極與漏極距離； (A2)在HEMT第一測(cè)試輔助器件（1)的柵電極內(nèi)去除與被測(cè)HEMT器件柵電極同樣大小 的金屬區(qū)域，形成柵電極為矩形框結(jié)構(gòu)的HEMT第二測(cè)試輔助器件（2)，該矩形框外框各邊 與其內(nèi)無(wú)金屬淀積矩形區(qū)域各邊的距離均為Λ L，Lgs> Λ L>0,即柵電極矩形框的外框長(zhǎng)度和 寬度分別 Lg+2 Λ L，Wg+2 Λ L ; Β.利用半導(dǎo)體參數(shù)測(cè)試設(shè)備分別測(cè)試出如下三條曲線： 將被測(cè)HEMT器件置于關(guān)閉狀態(tài)，在漏極施加連續(xù)變化的偏置電壓V，測(cè)出被測(cè)HEMT器 件的柵泄漏電流Ig(v)與偏置電壓V的關(guān)系曲線P3 ; 用與被測(cè)HEMT器件相同的測(cè)試條件，測(cè)出HEMT第一測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流Ig(v)與偏置電壓V的關(guān)系曲線P1 ; 用與被測(cè)HEMT器件相同的測(cè)試條件，測(cè)出HEMT第二測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流iEg(v>- 與偏置電壓V的關(guān)系曲線P2 ; C.根據(jù)步驟B中所測(cè)得的三條曲線PI，P2和P3,獲得被測(cè)HEMT器件的體泄漏電流Ib(v)和表面泄漏電流Is(v): (C1)用所述HEMT第一測(cè)試輔助器件的柵泄漏電流與漏極偏壓關(guān)系曲線P1中各個(gè)偏 置電壓V對(duì)應(yīng)的柵泄漏電流igW與所述關(guān)系曲線P2中對(duì)應(yīng)的偏置電壓V下的柵泄漏電流 ligW?-作差，得到被測(cè)HEMT器件的體泄漏電流Ib(v)與偏置電壓V關(guān)系曲線P4 ; (C2)用被測(cè)HEMT器件的柵泄漏電流與偏置電壓關(guān)系曲線P3中各個(gè)偏置電壓V對(duì)應(yīng)的 柵泄漏電流Ig(v)逐一減去被測(cè)HEMT器件的體泄漏電流與漏極偏壓關(guān)系曲線P4中對(duì)應(yīng)偏置 電壓V下的體泄漏電流Ib(v)，得到被測(cè)HEMT器件的表面泄漏電流Is(v)與偏置電壓V關(guān)系曲 線P5 ; (C3)將所述兩條關(guān)系曲線P4和P5繪制在同一坐標(biāo)系中，得到在偏置電壓范圍內(nèi)任意 漏極電壓下的被測(cè)HEMT器件的柵泄漏電流中表面泄漏電流Is(v)和體泄漏電流Ib(v)。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK104062484SQ201410317290
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】鄭雪峰, 范爽, 康迪, 王沖, 張建坤, 杜鳴, 毛維, 曹艷榮, 馬曉華, 郝躍 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)