氮化镓电子器件的检测方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种氮化镓电子器件的检测方法和系统，所述方法包括：获取处于静态工作点的氮化镓电子器件在预设光束扫描下的漏极电流值和扫描位置，其中，所述扫描位置为所述预设光束在所述氮化镓电子器件上的投射位置，一个扫描位置对应一个漏极电流值；根据获取的漏极电流值和扫描位置，绘制漏极电流随所述扫描位置的变化图，并将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像；根据所述叠加图像，获取所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息。实施本发明的方法和系统，可获取陷阱缺陷在氮化镓电子器件的空间分布信息，进而可提供对器件进行筛选和失效分析的依据。
【专利说明】氮化镓电子器件的检测方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信【技术领域】，特别是涉及一种氮化镓电子器件的检测方法和系统。【背景技术】
[0002]GaN基HEMT器件是移动通信系统的核心器件，具有广阔的应用前景。目前，器件性能的可靠性是制约GaN基HEMT器件工程化的瓶颈问题。引起GaN基HEMT器件性能退化的原因主要包括:金属半导体界面存在的互扩散、逆压电效应导致的材料裂纹、以及陷阱缺陷引起的电流崩塌等。而电流崩塌效应可以通过材料和工艺的优化来进行抑制，GaN基HEMT器件性能提高的关键在于检测器件的电流崩塌效应，进而根据检测结果抑制器件的电流崩塌效应。
[0003]目前主要通过双脉冲电流-电压法(Pulse 1-V measurement)或瞬态漏电流测试技术检测电流崩塌效应。
[0004]但是上述检测方法均无法获得导致电流崩塌效应的缺陷的空间分布信息，无法为抑制电流崩塌效应提供精确的定位信息。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对上述检测方法均无法获得导致电流崩塌效应的缺陷的空间分布信息，无法为抑制电流崩塌效应提供精确的定位信息的问题，提供一种氮化镓电子器件的检测方法和系统。
[0006]一种氮化镓电子器件的检测方法，包括以下步骤:
[0007]获取处于静态工作点的氮化镓电子器件在预设光束扫描下的漏极电流值和扫描位置，其中，所述扫描位置为所述预设光束在所述氮化镓电子器件上的投射位置，一个扫描位置对应一个漏极电流值；
[0008]根据获取的漏极电流值和扫描位置，绘制漏极电流随所述扫描位置的变化图，并将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像；
[0009]根据所述叠加图像，获取所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息。
[0010]一种氮化镓电子器件的检测系统，包括扫描单元、偏置单元、检测单元和数据处理单元，其中，
[0011]所述偏置单元，用于使氮化镓电子处于静态工作点；
[0012]所述扫描单元，用于通过预设光束，对处于静态工作点的氮化镓电子器进行扫描;
[0013]所述检测单元，用于在扫描所述氮化镓电子器件时，对应每个扫描位置获取所述氮化镓电子器件的漏极电流值，其中，所述扫描位置为所述预设光束在所述氮化镓电子器件上的投射位置；
[0014]所述数据处理单元，用于根据所述扫描位置和获取的漏极电流值，绘制漏极电流随所述扫描位置的变化图，将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠力口，生成叠加图像，并根据所述叠加图像，获取所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息。
[0015]上述氮化镓电子器件的检测方法和系统，通过获取光束辐照所述氮化镓电子器件的不同位置时的漏极电流，绘制漏极电流随扫描位置的变化图，将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像，并根据所述叠加图像，即可获取陷阱缺陷在氮化镓电子器件的空间分布信息，进而可提供对器件进行筛选和失效分析的依据。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明氮化镓电子器件的检测方法第一实施方式的流程示意图；
[0017]图2是本发明氮化镓电子器件的检测系统第一实施方式的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]请参阅图1，图1是本发明氮化镓电子器件的检测方法第一实施方式的流程示意图。
[0019]本实施方式的所述氮化镓电子器件的检测方法包括以下步骤:
[0020]步骤101，获取处于静态工作点的氮化镓电子器件在预设光束扫描下的漏极电流值和扫描位置，其中，所述扫描位置为所述预设光束在所述氮化镓电子器件上的投射位置，一个扫描位置对应一个漏极电流值。
[0021]步骤102，根据获取的漏极电流值和扫描位置，绘制漏极电流随所述扫描位置的变化图，并将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像。
[0022]步骤103，根据所述叠加图像，获取所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息。
[0023]本实施方式所述的氮化镓电子器件的检测方法，通过获取光束辐照所述氮化镓电子器件的不同位置时的漏极电流，绘制漏极电流随扫描位置的变化图，将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像，并根据所述叠加图像，即可获取陷阱缺陷在氮化镓电子器件的空间分布信息，进而可提供对器件进行筛选和失效分析的依据。
[0024]其中，对于步骤101，所述静态工作点，即输入信号为零时，所述氮化镓电子器件处于直流工作状态。
[0025]优选地，所述预设光束可为预设波长的激光束，由激光器提供。采用激光束对所述氮化镓电子器件，可降低聚光系统的复杂性，还方便获得小尺寸的光斑，以提高漏极电流随扫描位置的变化图的分辨率。在本发明其他实施方式中，所述预设光束还可以是LED光束。
[0026]在一个实施例中，所述获取处于静态工作点的氮化镓电子器件在预设光束扫描下的漏极电流值和扫描位置的步骤包括以下步骤:
[0027]使用预设波长的激光束，对处于静态工作点的氮化镓电子器进行扫描。
[0028]在扫描所述氮化镓电子器件时，对应每个扫描位置获取所述氮化镓电子器件的漏极电流值。
[0029]本实施例通过预设波长的激光束进行扫描，方便对光束进行聚焦，可提高绘制出的漏极电流随扫描位置的变化图的分辨率，进而提高定位陷阱缺陷位置的精确度。
[0030]优选地，所述预设波长的激光束可以为400纳米至1500纳米中任意波长的激光束，不同波长的激光束对应不同的陷阱缺陷。在扫描所述氮化镓电子器件时，可以0.1微米移动分辨率，对处于静态工作点的所述氮化镓电子器件进行二维扫描。
[0031]进一步地，可对激光源提供的光束进行聚焦，获得光斑尺寸小于I微米的激光束，对处于静态工作点的所述氮化镓电子器件进行二维扫描。
[0032]在另一个实施例中，所述在扫描所述氮化镓电子器件时，对应每个扫描位置获取所述氮化镓电子器件的漏极电流值的步骤包括以下步骤:
[0033]在扫描所述氮化镓电子器件时，每更换一次扫描位置，对应当前的扫描位置记录一次所述氮化镓电子器件的漏极电流值。
[0034]在其他实施例中，在所述使用预设波长的激光束，对处于静态工作点的氮化镓电子器件进行扫描的步骤之前，还可包括以下步骤:
[0035]在所述氮化镓电子器件的栅源间设置高于阈值电压且不高于0.5V的偏置电压。
[0036]在所述氮化镓器件的栅源间加上电压Vgs，这个电压需高于器件的阈值电压Vth以保证器件处于开启状态，同时，为了获得较为清楚的辐照电流响应图像，漏极电流Ids不能太大，因此，Vgs和Vth —般不高于0.5V。
[0037]对于步骤102，所述光学显微图像为所述氮化镓器件的人眼所不能分辨的显微图。
[0038]在一个实施例中，在所述将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像的步骤之前，还包括以下步骤:
[0039]通过CXD图像传感器获取所述氮化镓电子器件的光学显微图像。
[0040]在本发明的其他实施方式中，还可通过本领域技术人员惯用的其他器件获取所述氮化镓器件的光学显微图像。
[0041]对于步骤103，根据所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息，可进一步对所述氮化镓器件进行更精确的工艺评价、器件筛选、失效机理分析或器件研制。
[0042]在一个实施例中，所述根据所述叠加图像，获取所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息的步骤包括以下步骤:
[0043]将所述叠加图像中漏极电流的超过电流阈值的位置，划分为陷阱缺陷位置，其中，漏极电流值越大的位置陷阱缺陷越多。
[0044]请参阅图2，图2是本发明氮化镓电子器件的检测系统第一实施方式的结构示意图。
[0045]本实施方式的所述氮化镓电子器件的检测系统包括扫描单元100、偏置单元200、检测单元300和数据处理单元400，其中，
[0046]偏置单元200，用于使氮化镓电子处于静态工作点。
[0047]扫描单元100，用于通过预设光束，对处于静态工作点的氮化镓电子器进行扫描。
[0048]检测单元300，用于在扫描所述氮化镓电子器件时，对应每个扫描位置获取所述氮化镓电子器件的漏极电流值，其中，所述扫描位置为所述预设光束在所述氮化镓电子器件上的投射位置。
[0049]数据处理单元400，用于根据获取的漏极电流，绘制漏极电流随所述扫描位置的变化图，将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像，并根据所述叠加图像，获取所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息。
[0050]本实施方式所述的氮化镓电子器件的检测系，通过获取光束辐照所述氮化镓电子器件的不同位置时的漏极电流，绘制漏极电流随扫描位置的变化图，将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像，并根据所述叠加图像，即可获取陷阱缺陷在氮化镓电子器件的空间分布信息，进而可提供对器件进行筛选和失效分析的依据。
[0051]其中，对于偏置单元200，所述静态工作点，即输入信号为零时，所述氮化镓电子器件处于直流工作状态。
[0052]在其他实施例中，偏置单元200可在所述氮化镓电子器件的栅源间设置高于阈值电压且不高于0.5V的偏置电压。
[0053]在所述氮化镓器件的栅源间加上电压Vgs，这个电压需高于器件的阈值电压Vth以保证器件处于开启状态，同时，为了获得较为清楚的辐照电流响应图像，漏极电流Ids不能太大，因此，Vgs和Vth —般不高于0.5V。
[0054]对于扫描单元100，优选地，所述预设光束可为预设波长的激光束，由激光器提供。采用激光束对所述氮化镓电子器件，可降低聚光系统的复杂性，还方便获得小尺寸的光斑，以提高漏极电流随扫描位置的变化图的分辨率。在本发明其他实施方式中，所述预设光束还可以是LED光束。
[0055]在一个实施例中，扫描单元100可包括用于发出所述预设波长的激光束的激光器110、用于扫描所述氮化镓电子的扫描镜头120和用于驱动所述扫描镜头的驱动单元130。
[0056]其中，扫描单元100可使用预设波长的激光束，对处于静态工作点的氮化镓电子器进行扫描。
[0057]本实施例通过预设波长的激光束进行扫描，方便对光束进行聚焦，可提高绘制出的漏极电流随扫描位置的变化图的分辨率，进而提高定位陷阱缺陷位置的精确度。
[0058]优选地，所述预设波长的激光束可以为400纳米至1500纳米中任意波长的激光束，不同波长的激光束对应不同的陷阱缺陷。在扫描所述氮化镓电子器件时，可以0.1微米移动分辨率，对处于静态工作点的所述氮化镓电子器件进行二维扫描。
[0059]进一步地，扫描单元100还可包括聚光单元，用于对激光器110提供的光束进行聚焦，获得光斑尺寸小于I微米的激光束，对处于静态工作点的所述氮化镓电子器件进行二维扫描。所述二维扫描优选地可为x-y方向上的逐行逐点扫描。
[0060]对于检测单元300，用于记录所述氮化镓器件在光束辐照下的漏极电流变化。
[0061]在一个实施例中，检测单元300可用于:
[0062]在扫描所述氮化镓电子器件时，对应每个扫描位置获取所述氮化镓电子器件的漏极电流值。
[0063]在另一个实施例中，在扫描所述氮化镓电子器件时，每更换一次扫描位置，检测单元300对应当前的扫描位置记录一次所述氮化镓电子器件的漏极电流值。
[0064]对于数据处理单元400，所述光学显微图像为所述氮化镓器件的人眼所不能分辨的显微图。
[0065]优选地，数据处理单元400可根据所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息，可进一步对所述氮化镓器件进行更精确的工艺评价、器件筛选、失效机理分析或器件研制。
[0066]在一个实施例中，数据处理单元400还可包括CXD图像传感器，用于获取所述氮化镓电子器件的光学显微图像。[0067]在本发明的其他实施方式中，数据处理单元400还可包括本领域技术人员惯用的其他成像器件，以获取所述氮化镓器件的光学显微图像。
[0068]在另一个实施例中，数据处理单元400可用于将所述叠加图像中漏极电流的超过电流阈值的位置，划分为陷阱缺陷位置，其中，漏极电流值越大的位置陷阱缺陷越多。
[0069]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种氮化镓电子器件的检测方法，其特征在于，包括以下步骤: 获取处于静态工作点的氮化镓电子器件在预设光束扫描下的漏极电流值和扫描位置，其中，所述扫描位置为所述预设光束在所述氮化镓电子器件上的投射位置，一个扫描位置对应一个漏极电流值； 根据获取的漏极电流值和扫描位置，绘制漏极电流随所述扫描位置的变化图，并将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像； 根据所述叠加图像，获取所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息。
2.根据权利要求1所述的氮化镓电子器件的检测方法，其特征在于，所述获取处于静态工作点的氮化镓电子器件在预设光束扫描下的漏极电流值和扫描位置的步骤包括以下步骤: 使用预设波长的激光束，对处于静态工作点的氮化镓电子器进行扫描； 在扫描所述氮化镓电子器件时，对应每个扫描位置获取所述氮化镓电子器件的漏极电流值。
3.根据权利要求2所述的氮化镓电子器件的检测方法，其特征在于，在所述使用预设波长的激光束，对处于静态工作点的氮化镓电子器件进行扫描的步骤之前，还包括以下步骤: 在所述氮化镓电子器件的栅源间设置高于阈值电压且不高于0.5V的偏置电压。
4.根据权利要求2所述的氮化镓电子器件的检测方法，其特征在于，所述在扫描所述氮化镓电子器件时，对应每个扫描位置获取所述氮化镓电子器件的漏极电流值的步骤包括以下步骤: 在扫描所述氮化镓电子器件时，每更换一次扫描位置，对应当前的扫描位置记录一次所述氮化镓电子器件的漏极电流值。
5.根据权利要求1所述的氮化镓电子器件的检测方法，其特征在于，在所述将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像的步骤之前，还包括以下步骤: 通过CXD图像传感器获取所述氮化镓电子器件的光学显微图像。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的氮化镓电子器件的检测方法，其特征在于，所述根据所述叠加图像，获取所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息的步骤包括以下步骤: 将所述叠加图像中漏极电流值超过电流阈值的位置，划分为陷阱缺陷位置，其中，漏极电流值越大的位置陷阱缺陷越多。
7.一种氮化镓电子器件的检测系统，其特征在于，包括扫描单元、偏置单元、检测单元和数据处理单元，其中， 所述偏置单元，用于使氮化镓电子处于静态工作点； 所述扫描单元，用于通过预设光束，对处于静态工作点的氮化镓电子器进行扫描； 所述检测单元，用于在扫描所述氮化镓电子器件时，对应每个扫描位置获取所述氮化镓电子器件的漏极 电流值，其中，所述扫描位置为所述预设光束在所述氮化镓电子器件上的投射位置； 所述数据处理单元，用于根据所述扫描位置和获取的漏极电流值，绘制漏极电流随所述扫描位置的变化图，将绘制的变化图与所述氮化镓电子器件的光学显微图像进行叠加，生成叠加图像，并根据所述叠加图像，获取所述氮化镓电子器件的陷阱缺陷位置信息。
8.根据权利要求7所述的氮化镓电子器件的检测系统，其特征在于，所述扫描单元包括用于发出预设波长的激光束的激光器、用于扫描所述氮化镓电子的扫描镜头和用于驱动所述扫描镜头的驱动单元。
9.根据权利要求7所述的氮化镓电子器件的检测系统，其特征在于，所述偏置单元用于在所述氮化镓电子器件的栅源间设置高于阈值电压且不高于0.5V的偏置电压。
10.根据权利要求7至9中任意一项所述的氮化镓电子器件的检测系统，其特征在于，还包括CXD图像传感器，用 于获取所述氮化镓电子器件的光学显微图像。
【文档编号】G01R31/00GK103884944SQ201410129768
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】曾畅, 黄云, 廖雪阳, 李汝冠, 来萍, 恩云飞 申请人:工业和信息化部电子第五研究所