氟注入增强型HEMT器件中离化氟离子位置的测量方法技术

本发明专利技术公开了一种氟注入增强型HEMT器件中离化氟离子位置的测量方法，主要解决目前测量器件离化氟离子位置无法测量的问题。其实现方案是：首先测量器件的阈值电压；其次对器件施加反向应力，同时监测并统计器件的源漏电流和栅极电流；最后测量施加应力后的器件的阈值电压，根据测量结果计算F注入增强型HEMT器件势垒层内离化F离子的空间位置。本发明专利技术具有测量方法简单可靠，测试结果准确的优点，有利于提高后续对器件性能评估的准确性，可用于增强型HEMT器件的工艺优化与分析表征。

Method for measuring ionization position of fluoride ion in fluorine injection enhanced HEMT device

The invention discloses a method for measuring the ionization position of fluoride ion in an enhanced HEMT device with fluorine injection, mainly solving the problem that the position of the fluoride ion in the measuring device can not be measured at present. The solution is: first threshold voltage measurement device; secondly reverse stress applied on the device, while monitoring and statistics of the device source drain current and gate current; threshold voltage stress is applied after the final measurement, according to the measurement results of calculation of F injection enhanced HEMT device within the space position of the barrier layer F ion. The invention has the advantages of simple and reliable measuring method and accurate test result, and is favorable for improving the accuracy of the subsequent device performance evaluation, and can be used for the process optimization and analysis characterization of the enhanced HEMT device.

【技术实现步骤摘要】
氟注入增强型HEMT器件中离化氟离子位置的测量方法
本专利技术属于微电子
，特别涉及一种离化氟离子位置的测量方法，可用于增强型HEMT器件的工艺优化与分析表征。
技术介绍
以GaN、GaAs为代表的材料为基础，其与AlGaN、InGaN、等材料形成异质结构，在异质结构界面处通常存在高密度、高迁移率的电子，尤其适合制备高频率、大功率电子器件。这种器件在没加任何外界电压偏置的时候，沟道处于导通状态，被称为耗尽型HEMT器件。在实际的使用中，考虑到降低静态功耗、实现高速逻辑电路等需要，往往还需要增强型HEMT器件，也即无外界偏压下，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F注入方法是一种重要的方法。其原理是，将F离子按照设计要求通过半导体工艺注入到栅极下方的势垒层内，强负电性的F离子会对栅极下方沟道中的电子产生耗尽作用，从而实现增强型HEMT器件。此方法具有制作工艺简单，可重复性好，损伤小，与常规耗尽型HEMT器件的制作工艺兼容等优点，因此成为增强型HEMT器件领域的重点研究对象。然而，在长期高温高压工作条件下，F注入增强型HEMT器件会出现性能退化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氟注入增强型HEMT器件中离化氟离子位置的测量方法，包括：(1)选取F注入增强型HEMT器件，测量其转移特性曲线，得到器件的阈值电压Vth(0)；(2)计算器件势垒层内离化F离子的电量：(2a)在t0～t1，t1～t2，…，tk‑1～tk…，tn‑1～tn时间段内对选取的器件在栅极施加反向应力，同时监测并统计该器件的源漏电流IDS(t)和栅极电流IG(t)，其中n为施加应力时间段的次数，k为测量序号，k＝1，2，3，…，n；(2b)根据电流和电荷量的关系，得到在tk‑1～tk时间段内器件势垒层内离化F离子的电量ΔQk：

【技术特征摘要】
1.一种氟注入增强型HEMT器件中离化氟离子位置的测量方法，包括：(1)选取F注入增强型HEMT器件，测量其转移特性曲线，得到器件的阈值电压Vth(0)；(2)计算器件势垒层内离化F离子的电量：(2a)在t0～t1，t1～t2，…，tk-1～tk…，tn-1～tn时间段内对选取的器件在栅极施加反向应力，同时监测并统计该器件的源漏电流IDS(t)和栅极电流IG(t)，其中n为施加应力时间段的次数，k为测量序号，k＝1，2，3，…，n；(2b)根据电流和电荷量的关系，得到在tk-1～tk时间段内器件势垒层内离化F离子的电量ΔQk：(3)导出离化F离子空间位置的计算公式：(3a)在预设的时间节点t1，t2，…，tk-1，tk，…，tn停止施加应力，测量器件的转移特性曲线，得到器件在t1，t2，…，tk-1，tk，…，tn时刻对应的阈值电压：Vth(1)，Vth(2)，…，Vth(k-1)，Vth(k)，…，Vth(n)，其中Vth(k-1)为tk-1时刻对应的阈值电压，Vth(k)为tk时刻对应的阈值电压；(3b)根据半导体物理理论，得到tk-1～tk时间段内器件势垒层内离化F离子的电量ΔQk满足如下关系式：其中，C0为栅极电容值，d0为势垒层的厚度，dk为tk-1～tk时间内势垒层内离化F离子距离栅极等效位置；(3c)根据HEMT器件的栅极电容为平行板电容的结构特性，得到栅极电容值C0的计算公式如下：其中，ε为电介质常数，S为栅极的面积，d0为势垒层的厚度；(3d)联立(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雪峰，王士辉，吉鹏，王颖哲，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