[发明专利]一种GaN HEMT热稳态特性的快速测量方法

说明书

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种GaN HEMT热稳态特性的快速测量方法，包括如下步骤：选取GaN HEMT器件的多个偏置电压值，测量获得GaN HEMT器件的初始直流I‑V特性；根据GaN HEMT器件的初始直流I‑V特性，计算获得对应多个偏置电压下的静态功耗；将所述静态功耗按照升序排列，并根据所述静态功耗升序排列对应的偏置电压值顺序，对所述GaN HEMT器件施压，重新测量GaN HEMT器件的热稳态特性，从而提高了测量效率。

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，尤其涉及一种GaN HEMT热稳态特性的快速测量方法。

背景技术

GaN高电子迁移率晶体管(HEMT)具有非常高的二维电子气(2-DEG)浓度、高饱和电子迁移速度和高功率密度等优点，使得GaN HEMT器件在微波功率应用领域具有GaAs器件无法比拟的优势。但正是由于GaN HEMT具有很高的功率密度，约为GaAs器件的5～10倍，使得其在工作过程中由于功率耗散引起的自热效应十分明显，因此，在GaN HEMT器件测试过程中，必须考虑自热效应的影响。

在GaN HEMT器件特性评估和建模过程中，需要测量器件的直流(DC)电压电流(I-V)和小信号S参数特性，一般采用半导体参数分析仪(如KeysightB1500系列和Keithley4200系列)作为被测器件的电压/电流源表。在GaNHEMT测试中，经常会发现DC I-V测得的电流值比测量S参数时在相同电压偏置条件下的电流值偏大，造成这种现象的原因是由于，S参数测试时，器件在每个偏置点的测试时间相对于DC I-V的测试时间长，器件更趋于热平衡的稳定状态，器件的结温更高，对应的电流更低。因此，如果在GaN HEMT器件测试过程中，如果器件未达到热稳态，测得的结果仅是一个中间状态，不是我们想要的最终结果。为了测量GaN HEMT器件的热稳态特性，需要在每次测量之前设定一个延迟时间，等待器件达到热稳态之后，才能进行特性测量。但GaN HEMT器件达到热稳态所需的时间较长，一般需要几秒甚至几十秒，与器件状态变化前后的器件结温之差ΔT_j相关，ΔT_j越大，需要的热稳定时间越长。当进行GaN HEMT器件的DC I-V曲线测试和多偏置点的S参数测试时，测试的偏置点可以达到几十至几百个，如果用传统的测试方法，顺序的扫描器件栅极和漏极偏置电压，需要耗费相当长的测试等待时间，才能测量器件的热稳态特性。

发明内容

本发明实施例通过提供一种GaN HEMT热稳态特性的快速测量方法，解决了现有技术中在测量GaN HEMT热稳态特性时需要花费等待时间，存在测量效率低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种GaN HEMT热稳态特性的快速测量方法，包括如下步骤：

选取GaN HEMT器件的多个偏置电压值，测量获得GaN HEMT器件的初始直流I-V特性；

根据GaN HEMT器件的初始直流I-V特性，计算获得对应多个偏置电压下的静态功耗；

将所述静态功耗按照升序排列，并根据所述静态功耗升序排列对应的偏置电压值顺序，对所述GaN HEMT器件施压，重新测量GaN HEMT器件的热稳态特性。

进一步地，所述GaN HEMT器件的热稳态特性具体为GaN HEMT器件热稳态时的直流I-V特性和S参数特性。

进一步地，所述多个偏置电压值具体为GaN HEMT器件工作偏压范围内的任意多个栅极电压和对应的漏极电压的组合，其中栅极电压变化范围为从沟道夹断电压至沟道完全打开的电压的变化，漏压变化范围为从0V至器件偏置电压的变化。进一步地，所述选取GaNHEMT器件的多个偏置电压值，测量获得GaN HEMT器件的初始直流I-V特性，具体为：

选取GaN HEMT器件的多个偏置电压值，测量获得GaN HEMT器件的漏极电流随栅极电压和漏极电压的变化特性。