[发明专利]圆形电容结构的HEMT器件沟道区电场分布测量结构和方法

说明书

本发明公开了一种HEMT器件沟道区电场分布测试图形及其制备方法、测试方法，应用于圆形电容结构的HEMT器件，主要解决现有技术不能对HEMT器件沟道电场强度分布进行测量的的问题。其实现方案是：在待测HEMT器件上制作辅助测试结构，即位于栅极和漏极之间势垒层中的一系列欧姆接触电极，然后将被测HEMT器件加上关态偏置，依次测量辅助测试结构中每个欧姆电极到地的电压，最后将相邻电极的电压差值除以待测欧姆电极与栅极距离的差值，即得到沟道电场强度分布。本发明测试方法快速简便，结果准确可靠，能够为后续分析器件耐压特性与提高器件可靠性提供重要依据。

技术领域

本发明涉及电子设备领域，尤其涉及一种圆形电容结构的HEMT(High ElectronMobility Transistor，高电子迁移率晶体管)器件沟道区电场分布测量方法。

背景技术

近二十余年来，以氮化镓(GaN)为代表的第三代宽禁带半导体以其禁带宽度大、击穿电场高、热导率较高、化学稳定性强等优异特性而受到广泛关注。特别是与AlGaN、InGaN等材料形成的异质结构HEMT器件，由于材料内在极化效应而在异质结界面处形成高浓度、高迁移率的二维电子气，成为制作高频、大功率半导体电子器件的重要选择。目前，已有部分HEMT器件被用于雷达、移动通信、空天通讯等领域。

GaN基HEMT器件往往工作于高电压状态，随着应用领域需求的发展，HEMT器件的工作电压越来越高。通常，高电压主要存在于器件的栅极与漏极之间，也即栅极与漏极之间存在较高的电场，这也是器件发生击穿的主要区域。然而到目前为止，对于栅漏之间电场的表征基本都依赖于仿真软件等间接方法，而缺少直接的实验方法来进行定量表征。这也使得对于高压HEMT器件沟道区电场分布的表征不够准确，严重影响了对器件击穿机理的理解以及器件击穿电压等性能的进一步提高。

随着GaN基高压大功率器件的进一步发展，对于准确表征器件沟道区电场强度的需求越来越大，因此特别需要一种方法针对HEMT器件沟道区电场分布提供直接的实验数据，为器件相关物理机理的深入理解及性能的提高提供帮助。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种圆形电容结构的HEMT器件沟道区电场分布测量结构和方法，以便为HEMT器件的材料生长与器件工艺优化，以及可靠性评估提供指导。

为实现上述目的，圆形电容结构的HEMT器件沟道区电场分布测量结构通过如下步骤制作：

步骤1a：在选定的圆形电容结构的HEMT器件的表面均匀地涂上光刻胶；

步骤1b：使用合适的掩膜版进行曝光，将曝光后的HEMT器件进行显影；

步骤1c：在等离子刻蚀机中将被选定的HEMT器件的势垒层上进行刻蚀环形凹槽，刻蚀位置位于所述栅极和所述漏极之间，且环形凹槽的圆心与栅极重合；所述环形凹槽深度与所述势垒层厚度相同；

步骤1d：在蒸发台中对刻蚀后的HEMT器件表面进行金属蒸发，在所述势垒层的环形凹槽中淀积制备欧姆电极，所蒸发的金属材料与所述HEMT器件的漏电极相同；

步骤1e：对金属蒸发完成的器件进行剥离，将器件表面多余的光刻胶和金属去除，随后在氮气氛围下进行快速热退火，制成测试HEMT器件沟道区电场分布的结构。

所述测试HEMT器件沟道区电场分布的结构为一组具有环形欧姆接触的欧姆电极e₁到e_n的HEMT器件变形件。这些环形欧姆电极的分布情况为：从栅极开始，第1个至第n个环形欧姆电极与栅极之间的距离分别为L₁、L₂、L₃、……、L_n-1、L_n，测试HEMT器件沟道区电场分布的结构的栅漏间距为L_DG，环形欧姆电极的宽度应当远小于L₁～L_n之中的最小值。