[发明专利]基于HEMT器件的热电子效应测试结构及其表征方法

说明书

本发明涉及一种基于HEMT器件的热电子效应测试结构，包括：衬底(1)、成核层(2)、缓冲层(3)、势垒层(4)、栅极(5)、源极(6)、漏极(7)、第一掺杂区(9)、第二掺杂区(10)、电极A(11)和电极B(12)。本实施例提供了一种热电子注入数量与能量可控技术的基于HEMT器件的热电子效应测试结构及其表征方法，通过调整电压Va和Vb来控制势垒层中热电子的注入数量，并通过调整电压Va来控制势垒层中热电子的注入能量，解决了器件热电子注入数量和注入能量的不可控，以及非均匀注入势垒层等问题，有助于对异质结器件中的热电子效应进行深入分析。

技术领域

本发明属于半导体检测技术领域，具体涉及一种基于HEMT器件的热电子效应测试结构及其表征方法。

背景技术

从以硅材料为代表的第一代半导体材料到以砷化镓材料为代表的第二代半导体材料，以及发展到以氮化镓为代表的第三代半导体材料，材料特性愈发优异，为更高性能半导体器件乃至集成电路提供了坚实的材料基础。尤其是第三代宽禁带半导体材料具有击穿场强高、热导率大、电子饱和漂移速度高等优良特点，基于其制作而成的异质结器件在大功率、高频率、高电压、高温和耐辐射等领域具有独特优势。

在实际应用中，器件工作在高压条件时，导电沟道中的电子在强电场作用下获得足够高的能量变成高能“热电子”。这些高能热电子会跃出导电沟道，注入到异质结材料中，导致器件性能发生退化，即热电子效应。目前，对于高电子迁移率晶体管(HEMT，HighElectron Mobility Transistor)热电子效应的表征研究，一般采用对常规结构的HEMT施加热电子应力偏置，分析应力前后器件特性变化的方法。

然而，针对常规结构的HEMT施加热电子应力时，由于从漏极到源极存在电势差，使得热电子在沟道内的分布并不均匀，而且沟道内载流子的数量和其加速电场强度均与所加栅源电压、栅漏电压偏置均同时相关。因此，仅对常规结构HEMT器件施加热电子应力时，不能实现对势垒层均匀地注入热电子，也无法独立研究热电子注入数量和注入能量分别对器件性能退化的影响，从而对于热电子效应的机理缺乏深入的研究与表征。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于HEMT器件的热电子效应测试结构及其表征方法。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基于HEMT器件的热电子效应测试结构，包括：衬底、成核层、缓冲层、势垒层、栅极、源极、漏极、第一掺杂区、第二掺杂区、电极A和电极B，其中，

所述成核层位于所述衬底之上；

所述缓冲层位于所述成核层之上；

所述势垒层位于所述缓冲层之上；

所述栅极位于所述势垒层之上；

所述源极与所述漏极穿过所述势垒层位于所述缓冲层之上，且所述源极与所述漏极分别位于所述栅极两侧；

所述第一掺杂区和所述第二掺杂区位于所述缓冲层内；其中，所述第二掺杂区分布在对应的所述第一掺杂区外侧；

所述电极A位于所述第一掺杂区之上；

所述电极B位于所述第二掺杂区之上。

本发明的另一个实施例提供了一种基于HEMT器件的热电子效应表征方法，应用于一种基于HEMT器件的热电子效应测试结构，以对待测器件的热电子效应进行表征，该方法包括：

通过热电子应力实验获取所述待测器件的第一特性和第二特性；

根据所述第一特性和所述第二特性，获取所述热电子应力实验对所述待测器件特性影响的结果；其中，所述热电子应力实验对所述待测器件特性影响的结果，包括获取热电子注入数量对所述待测器件特性影响的结果、热电子注入能量对所述待测器件特性影响的结果和栅极电压对热电子效应影响的结果。