[发明专利]一种新型霍尔测试方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体测试领域，涉及一种新型的半导体外延片霍尔效应测试方法。

背景技术

随着无线通讯技术的发展，化合物半导体器件得到广泛的应用。其中高电子迁移率晶体管（HEMT）由于其高速的开关特性及射频放大特性，已经成为信息技术的核心器件。MBE（分子束外延）和MOCVD（金属有机物化学气相沉积）是目前生长HEMT外延片的主流技术。HEMT器件结构是通过外延的方式生长在半导体衬底上的，一般包括表面帽层和沟道层。沟道层是器件中导电的载流子的传输通道，在通道中传输的载流子的浓度和迁移率是决定HEMT器件性能的重要指标。表面帽层一般是重掺杂层，蒸镀在其表面的金属电极经过合金退火与其形成欧姆接触，将沟道层的载流子与外部电路联通起来。沟道层中的载流子浓度和迁移率由霍尔效应的方法测量得到。在大规模外延生产中，及时准确地获得外延片沟道层中载流子霍尔浓度和迁移率的信息至关重要。由于正常的器件结构中包含重掺杂的表面帽层，其导电载流子浓度远远超出沟道层中载流子浓度。为了精确地测量沟道中霍尔浓度和迁移率，必须除去表面帽层的影响。常规的做法是：在正式生产HEMT器件之前，首先生长若干次校准结构。在校准结构中，正式的HEMT结构中的表面帽层被去掉，这样测量得到的霍尔参数只反映沟道层的传输特性。首先，将生长校准结构的外延片解理成约1厘米见方的小片，在四个角上制备欧姆电极，然后将制成的霍尔样品放进四探针霍尔测试仪中进行测量。常规方法存在的问题是：1、去掉表面帽层后生长的校准外延片和完整HEMT结构的外延片在制备成器件进行测试过程中，器件表面的情况不一致，有可能会导致测量值与正式生产的实际值存在偏差；2、单独进行生长的校准外延片只能用来进行测试，没有其他用途，浪费原材料和时间，增加了生产成本。因此，需要开发一种可以直接对完整结构HEMT外延片进行霍尔测试的方法，既保证测量精度，同时降低生产成本。

发明内容

本发明的目的就是要开发一种能够直接对大规模生产中HEMT外延片进行在线霍尔测试的方法，本发明用来测试HEMT器件的霍尔参数，无须单独制备无帽层结构的校准外延片，测量准确度高、可以真实反映实际外延片的霍尔特性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种新型霍尔效应测试方法，本发明被测试样品结构包括金属点电极、表面帽层、沟道层、衬底；测试方法步骤如下，

S1将外延片切片成霍尔测试样品，在正面制备金属点电极，将样品放进快速热退火炉中进行合金，使得金属电极与沟道层形成欧姆接触。

S2利用湿法腐蚀去除霍尔样品的表面帽层，使器件内部的沟道层中的载流子成为霍尔样品电导中的决定性因素。

S3将样品接入四探针霍尔测试系统进行测试；衬底是半绝缘的，对霍尔样品的电导没有贡献，它的存在不影响测量结果，衬底仅对外延薄膜提供支撑作用。

霍尔测试的外延片样品是由在线生产中抽查的外延片腐蚀加工获得，可采用湿法腐蚀去除表面帽层，然后合金制成霍尔测试样品。

所述霍尔测试样品为正方形标准结构。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明用来测试HEMT器件的霍尔参数，无须单独制备无帽层结构的校准外延片，测量准确度高，可以真实反映实际外延片的霍尔特性，节省时间成本和生产成本，提高了企业的竞争力。

附图说明

图1为本发明的霍尔测试系统结构示意图。

图中：1、金属点电极，2、表面帽层，3、沟道层，4、衬底。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，一种新型霍尔效应测试方法，本发明被测试样品结构包括金属点电极1、表面帽层2、沟道层3、衬底4；测试方法步骤如下，

S1将外延片切片成霍尔测试样品，在正面制备金属点电极1，将样品放进快速热退火炉中进行合金，使得金属电极1与沟道层3形成欧姆接触。

S2利用湿法腐蚀去除霍尔样品的表面帽层2，使器件内部的沟道层3中的载流子成为霍尔样品电导中的决定性因素。

S3将样品接入四探针霍尔测试系统进行测试；衬底4是半绝缘的，对霍尔样品的电导没有贡献，它的存在不影响测量结果，衬底4仅对外延薄膜提供支撑作用。

霍尔测试的外延片样品是由在线生产中抽查的外延片腐蚀加工获得，可采用湿法腐蚀去除表面帽层2，然后合金制成霍尔测试样品。

所述霍尔测试样品为正方形标准结构。

对于GaAs基HEMT外延片生产，定期抽取外延片样品进行解理测试。为避免不必要的浪费，可以选取局部有缺陷的外延片（如有局部沾污、划痕、铟点、镓点等），从外延片上解理选取10mm*10mm无缺陷的部分作为待测样品；在待测样品正面四个角上制备金属点电极1，利用GaAs的湿法腐蚀工艺去除表面帽层，退火合金制成霍尔测试样品，最后将样品置于霍尔测试仪中进行常规的霍尔参数测试。