一种化合物半导体器件栅结构缺陷的直流筛选方法

技术领域

本发明属于化合物半导体技术领域，特别涉及了一种器件栅结构缺陷的直流筛选方法。

背景技术

第三代宽禁带化合物半导体材料，具有禁带宽度大、击穿电压高、电子漂移速度快和抗辐射能力强等特点，GaN、GaAs、InP器件具有耐高温、耐高压、良好的高频大功率等特性。近年来，在5G基站通信、手机放大器等领域得到广泛应用。

化合物半导体器件在直流筛选过程中无异常，但在实际工作中却会突然失效的现象，大部分表现为突发性烧毁。这种失效是与缺陷正相关的，缺陷主要来源于晶圆加工工艺缺陷，而其中一种已知的缺陷为栅结构缺陷。造成这种缺陷的原因可能来源于偶发的灰尘、颗粒等落入栅金属区域，或者光刻过程引入的重复性栅图形异常，最终栅结构不完整，加电情况下的栅控能力异常。晶圆做直流筛选时，转移特性中的漏极电压Vd通常不会很高，这导致栅结构缺陷的芯片无法被剔除。

发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种化合物半导体器件栅结构缺陷的直流筛选方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种化合物半导体器件栅结构缺陷的直流筛选方法，包括以下步骤：

（1）测试化合物半导体器件的初始转移特性；

（2）逐次提高漏极电压，多次测试转移特性；

（3）绘制不同漏极电压条件下的转移特性曲线，并标注对应的阈值电压；

（4）判断阈值电压是否随漏极电压的升高而发生变化，若发生变化，则判定化合物半导体器件栅结构存在缺陷，若未发生变化，则判定化合物半导体器件栅结构完整。

进一步地，在步骤（1）中，设漏极电压Vd0在1~100V之间，栅极电压由(Vp-10)V以设定步进扫描至(Vp+10)V，其中Vp表示阈值电压。

进一步地，在步骤（1）中，栅极电压设定的步进取值范围为(0.001*|Vp|~0.1*|Vp|)V。

进一步地，在步骤（2）中，设漏极电压依次为Vd1、Vd2、Vd3、……Vdn，所有漏极电压均在1~100V之间，且Vd0

进一步地，在步骤（1）和步骤（2）中，在测试转移特性时，将化合物半导体器件的源极接零电位。

进一步地，所述化合物半导体器件包括碳化硅、氧化镓、氮化镓、氧化铪、砷化镓和磷化铟中任一种，根据化合物半导体器件的类型选择匹配的漏极电压。

采用上述技术方案带来的有益效果：

存在结构缺陷的化合物半导体器件的栅在加电条件下会引起电场分布的异常，从而造成阈值电压的变化，且阈值电压会随着漏极电压的升高而变化，通过调整漏极电压Vd，测试多组转移特性曲线，获得多组阈值电压Vp值，通过比较Vp值是否有变化来筛选出有栅结构缺陷的器件。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是实施例1的测试结果示意图；

图3是实施例2的测试结果示意图。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明设计了一种化合物半导体器件栅结构缺陷的直流筛选方法，包括以下步骤：

步骤1：测试化合物半导体器件的初始转移特性；

步骤2：逐次提高漏极电压，多次测试转移特性；

步骤3：绘制不同漏极电压条件下的转移特性曲线，并标注对应的阈值电压；

步骤4：判断阈值电压是否随漏极电压的升高而发生变化，若发生变化，则判定化合物半导体器件栅结构存在缺陷，若未发生变化，则判定化合物半导体器件栅结构完整。

实例1

本实施例提供了一种化合物半导体器件栅结构缺陷的直流筛选方法，其结果见图1，横坐标为栅压，范围从-8V~-2V，步进为0.05V，纵坐标为漏极电流，曲线为不同漏极电压下的转移特性曲线，漏压Vd0为3V，Vd1为6V，Vd2为9V，Vd3为12V，Vd4为15V，Vd5为18V，Vd6为21V，Vd7为24V，Vd8为27V，Vd9为30V。

由图1可知，不同漏极电压Vd条件下的阈值电压Vp如下表1所示，随着漏极电压Vd的升高，阈值电压Vp发生了变化，变化量在-0.6V~-0.1V不等，由此判断该器件存在栅结构缺陷。

表1

实例2

本实施例提供了一种化合物半导体器件栅结构缺陷的直流筛选方法，其结果见图2，横坐标为栅压，范围从-8V~-2V，步进为0.05V，纵坐标为漏极电流，曲线为不同漏极电压下的转移特性曲线，漏压Vd0为3V，Vd1为6V，Vd2为9V，Vd3为12V，Vd4为15V，Vd5为18V，Vd6为21V，Vd7为24V，Vd8为27V，Vd9为30V。

由图2可知，不同漏极电压Vd条件下的阈值电压Vp如下表2所示，随着漏极电压Vd的升高，阈值电压Vp无变化，由此判断该器件栅结构完整。

表2

实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。