[发明专利]一种GaN器件电应力可靠性的测试方法

说明书

本发明涉及一种GaN器件电应力可靠性的测试方法，包括：对GaN器件进行电容‑电压测试，得到第一测试数据；对所述GaN器件施加电应力；对施加电应力后的所述GaN器件进行电容‑电压测试，得到第二测试数据；根据所述第一测试数据获取第一栅下界面态物理参数，根据所述第二测试数据获取第二栅下界面态物理参数；对比所述第一栅下界面态物理参数与所述第二栅下界面态物理参数，得到对比结果。本发明实施例通过对GaN器件施加电应力，由测试数据通过预设方法获取电应力前后栅下界面态密度、陷阱能级和时常数，反映了GaN器件栅下界面态的物理特性，得到电应力对器件内部陷阱的影响状况，从而得到GaN器件电应力可靠性的情况。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种GaN器件电应力可靠性的测试方法。

背景技术

无线通信的全球发展作为热门领域，对于通信设备的高频与大功率的特性要求越来越高，Si作为第一代半导体材料，一般认为在高频段之上就难以应用，难以适应未来高频的发展趋势；GaAs作为第二代的半导体，虽然具有高的频率特性，但是击穿电压较低，限制了其在高功率上的应用。目前第一代和第二代半导体性能都已经接近理论极限，继续提升的空间不大，并且开发的成本逐渐升高，随着未来通信产业的进一步发展，对半导体产业提出了新的需求。

GaN作为第三代半导体的代表，是未来半导体产业发展的重要方向。因为GaN材料具有宽的禁带间隙、高的饱和电子速度、高的击穿电场等良好的物理特性，以此制备的GaN器件非常适合于在高频、高压、高温以及大功率方面的应用。然而GaN器件长时间工作在很高的偏置电压下会导致器件特性退化，如输出电流减小而导致功率下降，器件微波性能变差等，甚至会使器件失效；GaN器件的特性和寿命会受到严重影响，可靠性问题值得关注。

为探究GaN器件电应力可靠性，通常的方法是通过测试器件电学性能如阈值电压、栅泄漏电流等的变化来反映电应力对器件的影响。然而这种方法无法得到电应力对器件内部陷阱的影响状况，无法反映栅下界面态的物理特性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种GaN器件电应力可靠性的测试方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种GaN器件电应力可靠性的测试方法，包括：

对GaN器件进行电容-电压测试，得到第一测试数据；

对所述GaN器件施加电应力；

对施加电应力后的所述GaN器件进行电容-电压测试，得到第二测试数据；

根据所述第一测试数据中获取第一栅下界面态物理参数，根据所述第二测试数据中获取第二栅下界面态物理参数；

对比所述第一栅下界面态物理参数与所述第二栅下界面态物理参数，得到对比结果。

在本发明的一个实施例中，所述电容-电压测试的频率为10kHz～5MHz，栅极电压为-6V～1V。

在本发明的一个实施例中，对所述GaN器件施加电应力，包括：

在所述GaN器件的栅极上施加2V～5V正向偏压应力，时间为0～15000s；同时，保持GaN器件的源极和漏极电压为0。

在本发明的一个实施例中，根据所述第一测试数据获取第一栅下界面态物理参数，根据所述第二测试数据获取第二栅下界面态物理参数，包括：采用变频电导法，根据所述第一测试数据获取所述第一栅下界面态物理参数，根据所述第二测试数据获取所述第二栅下界面态物理参数。

在本发明的一个实施例中，所述第一栅下界面态物理参数包括第一栅下界面态密度、第一陷阱能级和第一时常数，所述第二栅下界面态物理参数包括第二栅下界面态密度、第二陷阱能级和第二时常数。