专利名称：一种提高GaN HEMT退火成功率的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高器件退火成功率的方法，尤其涉及一种提高GaN HEMT退火成功率的方法，属于半导体器件技术领域。
背景技术：
GaN HEMT在制成初期其性能往往不稳定，主要表现为肖特基器件反向漏 电大。如果要获得性能稳定的器件，就需要减小器件的反向漏电，可以通过 栅后退火的工艺使器件的反向漏电减少。但是，在通过栅后退火工艺使器件 的反向漏电减少的同时，却不可避免地会造成器件直流功率下降，不能满足 其面向大功率器件的要求，这样器件的退火成功率就比较低，退火后退化器 件的数量增加。
发明内容
本发明针对传统操作方法中无选择性地对GaN HEMT退火，使得器件的 退火成功率比较低，退火后退化器件的数量增加的不足，提供了 一种提高GaN HEMT退火成功率的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下 一种提高GaN HEMT退火成 功率的方法，包括以下步骤
步骤10:测量GaN服MT的肖特基反向特性曲线；
步骤20: 4艮据测得的肖特基反向特性曲线，绘制以111|/|为纵坐标，r"为 才黄坐标的电流电压曲线；
步骤30: 4艮据位于小于器件阈值电压区域内的电流电压曲线的形状，判断是否对GaN HEMT进4于退火。
进一步，所述步骤30具体为如果位于小于器件阔值电压区域内的电 流电压曲线为一段直线，则不对GaN HEMT进行退火。
进一步，所述步骤30具体为如果位于小于器件阈值电压区域内的电 流电压曲线为一段折线，则对GaN HEMT进行退火。
进一步，所述折线由至少两段斜率不同的直线组成。
进一步，所述步骤10中测量GaN HEMT的肖特基反向特性曲线时，采用 的步进电压小于或者等于0. 1伏特。
进一步，所述电流电压曲线满足如下关系式
其中，Z为里查逊常数，A为4册截面面积，T为开尔文温度，k为波尔兹曼 常数，q为电子电量，^为半导体静态介电常数，S:为半导体高频介电常 数，A^为掺杂浓度，Ao为热平衡势垒高度。
本发明的有益效果是本发明通过根据肖特基反向特性曲线绘制的电流 电压曲线，对GaN HEMT退火后其直流特性能否上升进行判断，从而选择性 地对器件进行退火，以降低退火后器件失效的数量，提高器件的退火成功率， 同时节约了成本。
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图1为本发明实施例提高GaN HEMT退火成功率的方法流程图2为本发明实施例GaN HEMT的电流电压曲线示意图3为本发明实施例GaN HEMT退火前一个电流电压曲线示意图;
图4为图3的GaN HEMT退火后电流电压曲线示意图5为图3的GaN HEMT退火前后直流输出特性曲线示意4图6为图3的GaN HEMT退火前后直流跨导特性曲线示意图7为本发明实施例GaN HEMT退火前另一个电流电压曲线示意图8为图7的GaN HEMT退火后电流电压曲线示意图9为图7的GaN HEMT退火前后直流输出特性曲线示意图IO为图7的GaN HEMT退火前后直流跨导特性曲线示意图。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本 发明，并非用于限定本发明的范围。
图1为本发明实施例提高GaN HEMT退火成功率的方法流程图。如图1 所示，所述方法在对GaN HEMT退火前，即可判断GaN HEMT在退火后其直流 性能是否上升，从而决定是否对GaN HEMT进行退火，包括以下步骤
步骤10:测量GaN HEMT的肖特基反向特性曲线。
肖特基结的反向特性关系到栅的反向漏电等性质，它可以反映栅工艺、 材料等的相关情况。所述步骤10中测量GaN HEMT的肖特基反向特性曲线时， 采用的步进电压小于或者等于0. 1伏特，否则肖特基反向特性曲线的细节反 映不出，对观察曲线的变化趋势不利。
步骤20:才艮据测得的肖特基反向特性曲线，绘制以lnl/l为纵坐标，^"为 横坐标的电流电压曲线。
闺2为本发明实施例GaN HEMT的电流电压曲线示意图。如图2所示， 该图中的电流电压曲线满足如下关系式
{ ,、 (rr!)}1/4
ln(|/|) = 8" & ') -^--^+ln(nr",
其中，Z为里查逊常^t， A为冲册截面面积，T为开尔文温度，k为波尔兹曼 常数，q为电子电量，s,为半导体静态介电常数，s,'为半导体高频介电常数，A^为掺杂浓度，^。为热平衡势垒高度。 上述关系式的推导过程如下
肖特基电流的理想表达式是/ = ^4"6邓(-i)(exp(!)-1)…(1)。考虑到镜 像力引起的势垒高度的降低，则变为/ = ZJr2exp(— ^別—A%)(exp(()-1)，即
<formula>formula see original document page 6</formula>
当反向偏压小于时，反向肖特基电流表达式为<formula>formula see original document page 6</formula>对其作ln(|/|) —C4变换后为<formula>formula see original document page 6</formula>
在GaN中m/ =0.22me，栅截面面积A难以精确测量，但由于其在对数里 面，引起的误差对势垒的影响很小，可用栅长为半径的半圆柱面等效。由公 式(4)可以看出，ln(|/|)-^"曲线在某些段会出现直线，且斜率与W的分布 有关，它能反映GaN HEMT高迁移率层和高阻层材料的信息。
步骤30:根据位于小于器件阈值电压区域内的电流电压曲线的形状，判 断是否对GaN HEMT进行退火。
如果位于小于器件阈值电压区域内的电流电压曲线为一段直线，则判断 GaNHEMT在退火后其直流性能下降，从而不对该器件进行退火。图3为本发 明实施例GaN HEMT退火前一个电流电压曲线示意图。由图3可以看出，退 火前位于小于器件阈值电压区域内的电流电压曲线基本上是一段直线，斜率 为6. 95。图4为图3的GaN HEMT退火后电流电压曲线示意图。由图4可以 看出，退火后，这段直线就会变成折线，即斜率为5. 47和24. 08的两段直 线，则可判断该器件退火后的直流特性下降。在实-验中，将该器件在35(TC下进行48小时的退火，图5和图6为图3的GaN HEMT退火前后直流特性曲 线示意图，由图5可以看出，相比于退火前，该器件的直流输出特性4-)^在 退火后确实下降了；由图6可以看出，相比于退火前，该器件的直流跨导特 性Gm - Fg在退火后确实下降了 。
如果位于小于器件阈值电压区域内的电流电压曲线为一段折线，则判断 GaN HEMT在退火后其直流性能上升，从而对该器件进行退火。所述折线由至 少两段斜率不同的直线组成。本发明实施例中的直流性能上升是指/_增力口， G^增加，夹断电流/,减小。图7为本发明实施例GaNHEMT退火前另一个电 流电压曲线示意图，由图7可以看出，退火前位于小于器件阈值电压区域内 的电流电压曲线基本上是一段折线，即斜率为9. 64和36. 42的两段直线。 图8为图7的GaN HEMT退火后电流电压曲线示意图，由图8可以看出，退 火后，这段折线就会变成斜率为9.67的直线，则可判断该器件退火后的直 流特性上升。在实验中，将该器件在350。C下进行48小时的退火，图9和图 10为图7的GaN HEMT退火前后直流特性曲线示意图，由图9可以看出，相 比于退火前，该器件的直流输出特性/,-^在退火后确实上升了；由图10可 以看出，相比于退火前，该器件的直流^^导特性C^-^在退火后确实上升了。
本发明实施例通过根据肖特基反向特性曲线绘制的电流电压曲线，对 GaN HEMT退火后其直流特性能否上升进行判断，从而选择性地对器件进行退 火，以P争低退火后器件失效的数量，提高器件的退火成功率，同时节约了成 本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明 的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。
权利要求
1.一种提高GaN HEMT退火成功率的方法，其特征在于，包括以下步骤步骤10测量GaN HEMT的肖特基反向特性曲线；步骤20根据测得的肖特基反向特性曲线，绘制以ln|I|为纵坐标，Vr1/4为横坐标的电流电压曲线；步骤30根据位于小于器件阈值电压区域内的电流电压曲线的形状，判断是否对GaN HEMT进行退火。
2. 根据权利要求l所述的提高GaNHEMT退火成功率的方法，其特征在 于，所述步骤30具体为如果位于小于器件阈值电压区域内的电流电压曲 线为一,殳直线，则不对GaN HEMT进4亍退火。
3. 根据权利要求l所述的提高GaNHEMT退火成功率的方法，其特征在 于，所述步骤30具体为如果位于小于器件阈值电压区域内的电流电压曲 线为一l殳折线，则对GaN HEMT进行退火。
4. 根据权利要求3所述的提高GaN HEMT退火成功率的方法，其特征在 于，所述折线由至少两段斜率不同的直线组成。
5. 根据权利要求1所述的提高GaN HEMT退火成功率的方法，其特征在 于，所述步骤IO中测量GaNHEMT的肖特基反向特性曲线时，采用的步进电 压小于或者等于O. l伏特。
6. 根据权利要求1所述的提高GaN HEMT退火成功率的方法，其特征在 于，所述电流电压曲线满足如下关系式ln(|/|) = {(《37VJ/(8;r2(X ')20(^ - W ")}1/4 / W - 0SO / A77 + ln(^r2)， 其中，丫为里查逊常数，A为栅截面面积，T为开尔文温度，k为波尔兹曼 常数，q为电子电量，^为半导体静态介电常数，^为半导体高频介电常数， &为掺杂浓度，^。为热平衡势垒高度。
全文摘要
本发明涉及一种提高GaN HEMT退火成功率的方法，属于半导体器件技术领域。所述方法包括测量GaN HEMT的肖特基反向特性曲线；根据测得的肖特基反向特性曲线，绘制以ln|I|为纵坐标，V<sub>r</sub><sup>1/4</sup>为横坐标的电流电压曲线；根据位于小于器件阈值电压区域内的电流电压曲线形状，判断是否对GaN HEMT进行退火。本发明通过根据肖特基反向特性曲线绘制的电流电压曲线，对GaN HEMT退火后其直流特性能否上升进行判断，从而选择性地对器件进行退火，以降低退火后器件失效的数量，提高器件的退火成功率，同时节约了成本。
文档编号H01L21/18GK101661877SQ200910091630
公开日2010年3月3日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者刘新宇, 王鑫华, 妙 赵 申请人:中国科学院微电子研究所