基于电容结构的氟注入工艺稳定性测试方法技术

本发明专利技术公开了一种基于电容结构的氟注入工艺稳定性测试方法，主要解决目前监测氟注入工艺稳定性的问题。其实现方案为：首先制备氟注入电容，并测量电容的平带电压Vfb(t0)；然后对电容施加时长为tk反向应力，监测并统计应力过程中该电容的欧姆电极I1(t)和栅电极的电流I2(t)；最后测量施加应力后该电容的平带电压Vfb(tk‑1)和Vfb(tk)，计算得到电容势垒层内离化氟离子距离栅电极的等效位置d(tk)。本发明专利技术具有测试电容易于制备、测试方法简单可靠和测试结果准确的优点，可用于提升氟注入工艺稳定性和器件的长期可靠性。

Test method for stability of fluoride injection process based on capacitance structure

The invention discloses a method for measuring the stability of fluorine injection process based on a capacitance structure, mainly solving the problem of monitoring the stability of fluorine injection process at present. The scheme is as follows: first, the preparation of injection and measuring the capacitance of the capacitor, the flat band voltage Vfb (T0); then the capacitor is applied when the length of the TK reverse stress, monitoring and statistics should be I1 ohmic electrode of the capacitor during current I2 (T) and a gate electrode (T); the final measurement the applied stress after the capacitance of the flat band voltage Vfb (TK 1) and Vfb (TK), the calculated capacitance barrier layer in the equivalent position from the gate electrode of fluorine ion distance D (TK). The invention has the advantages that the testing capacitor is easy to prepare, the test method is simple and reliable and the test result is accurate, and the device can be used for improving the stability of the fluorine injection process and the long term reliability of the device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微电子
，特别涉及一种氟注入工艺稳定性测试方法，用于提升氟注入工艺稳定性和器件的长期可靠性。
技术介绍
高电子迁移率晶体管HEMT器件的异质结构界面处，存在高浓度、高迁移率的二维电子气，在没加任何外界电压偏置的时候处于导通状态，这种HEMT器件称为耗尽型HEMT器件。利用这些特性制作的器件在制备高频率、大功率电子器件等方面具有巨大的优势。然而，因降低静态功耗、实现高速逻辑电路等需求，往往还需要增强型HEMT器件，确保在无外界偏压下，器件的沟道处于关断状态。目前，实现增强型HEMT器件的方法有多种，其中氟注入方法因具有制作工艺简单、可重复性好、损伤小，且与常规耗尽型HEMT器件的制作工艺兼容等优点，成为增强型HEMT器件的重要实现方法。其原理是，按照设计要求将氟离子通过半导体工艺注入到栅极下方的势垒层内，强负电性的氟离子会对异质结构界面处的二维电子气产生耗尽作用，从而实现增强型HEMT器件。实际应用中发现，势垒层内的氟离子在外界应力(如电场)条件下不稳定，使得器件性能退化。对于器件退化的原因，一种重要的解释是势垒层内的氟离子在长时间高电场作用下失去电子变为电中性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电容结构的氟注入工艺稳定性测试方法，包括：(1)制作氟注入工艺电容：在自下而上依次为衬底、成核层、缓冲层、插入层和势垒层的半导体材料上淀积金属电极，制备出欧姆电极；在势垒层内注入氟离子，并在氟离子的位置上淀积金属电极，经过退火制备出栅电极；该栅电极与欧姆电极形成电容结构；(2)在电容的栅电极上施加不同的电压测试出电容的电容值，根据测试数据绘制氟注入电容的CV特性曲线，通过CV特性曲线得到电容的平带电压Vfb(t0)，其中t0为初始时刻，t0＝0；(3)施加应力并测量电容的平带电压：(3a)对电容的栅电极施加反向应力，施加应力的时长为t，同时监测并统计该电容欧姆电极的电流I1(t)和栅电...

【技术特征摘要】
1.一种基于电容结构的氟注入工艺稳定性测试方法，包括：(1)制作氟注入工艺电容：在自下而上依次为衬底、成核层、缓冲层、插入层和势垒层的半导体材料上淀积金属电极，制备出欧姆电极；在势垒层内注入氟离子，并在氟离子的位置上淀积金属电极，经过退火制备出栅电极；该栅电极与欧姆电极形成电容结构；(2)在电容的栅电极上施加不同的电压测试出电容的电容值，根据测试数据绘制氟注入电容的CV特性曲线，通过CV特性曲线得到电容的平带电压Vfb(t0)，其中t0为初始时刻，t0＝0；(3)施加应力并测量电容的平带电压：(3a)对电容的栅电极施加反向应力，施加应力的时长为t，同时监测并统计该电容欧姆电极的电流I1(t)和栅电极的电流I2(t)；(3b)根据电流和电荷量的关系，计算在施加应力时长为t时，电容势垒层内离化氟离子的电量分别为：Q(t)=∫0t|I1(t)-|I2(t)||dt;]]>(3c)停止施加应力，在电容C的栅电极上施加不同的电压，测量得到电容的电容值，绘制氟注入电容的CV特性曲线，根据电容的CV特性曲线得到施加应力后电容的平带电压Vfb(t)；(3d)多次改变施加应力的时长，重复(3a)，(3b)和(3c)的测试步骤，依次记录测试数据，其中，记录第k次施加应力时，施加应力的时长为tk，电容势垒层内离化氟离子的电量为施加应力后电容的平带电压为Vfb(tk)，k为测量序号，k＝1，2，3，…，n，n为施加应力的总次数。(4)计算离化氟离子空间位置：(4a)根据半导体物理理论，在第k次施加应力时，电容势垒层内离化氟离子的电量Q(tk)满足如下关系式：Q(tk)=ϵS(Vfb(tk-1)-Vfb(tk-1))d(tk),]]>其中，ε为电介质常数，S为栅电极的面积，d(tk)为第k次施加应力期间，电容势垒层内离化氟离子距离栅电极的等效位置，ΔVfb(tk-1)为第k-1次施加应力后电容的平带电压，Vfb(tk)为第k次施加应力后电容的平带电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雪峰，王士辉，王颖哲，吉鹏，王冲，马晓华，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61