[发明专利]一种利用瞬态电压响应表征GaN HEMT器件中陷阱参数的方法

摘要

一种利用瞬态电压响应表征GaN HEMT器件中陷阱参数的方法涉及半导体器件可靠性领域。当GaN HEMT器件处以某一栅压下，在漏源两端施加一恒定电流，其漏源电压随时间呈现指数增长变化。这种变化是由于陷阱对沟道二维面电子气(2DEG)中的载流子进行俘获或对栅反偏电流中的电子俘获引起的，称之为陷阱俘获过程。如果先对器件施加恒定电应力进行陷阱的填充，应力结束后再测量其恢复响应，即陷阱释放过程。通过对这种陷阱释放过程中的瞬态漏源电压变化进行采集，提取，分析，可以得到器件中陷阱的特性及参数。在不同温度下测量释放过程中的陷阱时间常数，可以绘制陷阱的阿伦尼乌斯方程，从而获取其陷阱能级。

主权项

1.一种利用瞬态电压响应表征GaN HEMT器件中陷阱参数的方法，其特征在于：1)将待测器件置于一温度为T1的恒温平台或温箱内；对器件施加‑5V的30秒脉宽的栅反向偏压脉冲用以填充栅下位置的陷阱，脉冲结束后施加一恒定漏源电流Ids并测量其漏源电压随时间变化，即瞬态漏源电压响应；该漏源电流应控制在产生自热效应范围内以避免由器件温度变化引起的测量误差。2)将待测器件置于一温度为T1的恒温平台或温箱内；对器件施加一恒定的30秒脉宽的漏源电流脉冲用以填充沟道位置的陷阱，脉冲结束后施加一恒定的且小于填充过程中的漏源电流Ids并测量其漏源电压随时间变化；3)上述两个步骤分别填充了栅下位置和位于沟道的陷阱，对测得的两组瞬态漏源电压响应进行对数坐标下求导获得其时间常数谱；在步骤1)所得的时间常数谱中的峰值即为栅下位置的陷阱，峰值的横坐标即为其陷阱时间常数；在步骤2)所得的时间常数谱中的峰值即为沟道位置的陷阱，峰值的横坐标即为其陷阱时间常数；4)在不同温度下重复步骤1)和步骤2)的测量过程，再进行步骤3)的瞬态电压响应提取过程，绘制陷阱的阿伦尼乌斯方程，拟合直线的斜率即为该陷阱的能级。