專利名稱：確定背柵特性的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種確定以晶片為基礎(chǔ)制成之半導(dǎo)體元件中背柵效應(yīng)(backgate)特性可接受度的方法和裝置。
日本專利公開(kāi)H-06-077425中述及背柵效應(yīng)。給晶片的背面加以負(fù)壓，在晶片表面相對(duì)的一側(cè)上面形成FET，從而俘獲通過(guò)晶片背面注入到襯底中的深能級(jí)電子，并因這些被俘獲的電子而提高晶片背面一側(cè)的靜電勢(shì)。在給襯底提供n-溝道FET的情況下，這導(dǎo)致耗損層(depletion layer)在晶片背面從它的側(cè)面伸出到n-溝道FET的溝道一側(cè)，使溝道變窄，導(dǎo)致漏電流減小。這種現(xiàn)象被稱為背柵效應(yīng)；半導(dǎo)體電路元件要求背柵效應(yīng)小。
在制成半導(dǎo)體電路元件、FET以及HEMT之后，直到已經(jīng)測(cè)出背柵特性為止，去判斷它們作為半導(dǎo)體元件的可接受度。
然而，由于諸如FET和HEMT等半導(dǎo)體電路元件的背柵效應(yīng)特性要在它們被制成之后直到產(chǎn)品的最后階段才能被確定，在背柵特性并非可接受的情況下，制作FET和HEMT過(guò)程中所需的時(shí)間和努力就將是一種浪費(fèi)，而且最終會(huì)得出大量有缺陷的產(chǎn)品。
為解決上述問(wèn)題，各位發(fā)明人共同研究，揭示出以下的事實(shí)當(dāng)通過(guò)給晶片的背面加一個(gè)單獨(dú)的電壓并與所述背面未被加給電壓的情況相比而研究晶片的C-V特性時(shí)，電容方面有明顯的改變。另外，他們還發(fā)現(xiàn)晶片電容的這種改變與半導(dǎo)體器件，如FET和HEMT等的背柵特性有關(guān)。本發(fā)明就是基于這種相關(guān)性而出現(xiàn)的。
按照本發(fā)明，一種背柵特性確定方法的特征在于它包括如下步驟測(cè)定第一C-V特性，它表示加于要成為半導(dǎo)體電路元件襯底之晶片正面的電壓與晶片電容之間關(guān)系；在加給晶片背面電壓的同時(shí)測(cè)定晶片的第二C-V特性；以及比較所述晶片的第一C-V特性和第二C-V特性，確定半導(dǎo)體電路元件的背柵效應(yīng)特性。
最初，改變加給晶片正面的電壓值，通過(guò)測(cè)量每次加給電壓值時(shí)的電容值，測(cè)定第一C-V特性。繼而，在把給定的電壓加給晶片背面一側(cè)的同時(shí)，有如第一C-V特性的情況一樣，改變加給晶片正面的電壓值，通過(guò)測(cè)量每次加給的電壓值下的電容值，測(cè)定第二C-V特性。通過(guò)比較以上述相關(guān)性為基礎(chǔ)的第一和第二C-V特性，確定以這種晶片為襯底制成之半導(dǎo)體電路元件的背柵特性。按照這種方法測(cè)定制成半導(dǎo)體電路元件之前晶片的各C-V特性，能夠預(yù)知諸如利用所述晶片制成之FET和HEMT等半導(dǎo)體器件背柵特性的可接受度。
按照本發(fā)明，通過(guò)將上述第一C-V特性表示為第一C-V曲線，而將上述第二C-V特性表示為第二C-V曲線，根據(jù)該第一和第二C-V曲線之間的電壓漂移量，能夠很好地確定所述背柵效應(yīng)特性。把各C-V特性表示為C-V曲線能夠直觀地確定背柵特性。
最好由第一C-V曲線對(duì)預(yù)定的電容值所表示的電壓值與第二C-V曲線對(duì)這種電容值所表示的電壓值之間的差值得到上述電壓漂移量，并根據(jù)這種電壓漂移量確定所述背柵特性。事實(shí)是，在測(cè)定第二C-V特性時(shí)，相應(yīng)地在電容值為一預(yù)先確定的值的情況下，可以通過(guò)只是得出這種電壓值就得出一個(gè)給定的電壓漂移量，能夠很容易地確定所述背柵特性。
最好是在上述電壓漂移量等于或大于預(yù)定值時(shí)，確定所述背柵效應(yīng)特性為不可接受的，而當(dāng)它小于該預(yù)定值時(shí)，所述背柵效應(yīng)特性為可接受的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確知所述確定標(biāo)準(zhǔn)，建立一個(gè)預(yù)定電壓漂移量的值，從而提高這種確定的可靠性。
本發(fā)明中優(yōu)選地是在晶片的正面上的不同區(qū)域至少形成兩個(gè)肖特基(Schottky)電極，在這些肖特基電極之間加給電壓，測(cè)定上述第一和第二C-V特性。通過(guò)使金屬與半導(dǎo)體晶片正面接觸，以添加它們的形式，可以簡(jiǎn)單地得到各肖特基電極，從而可在晶片的正面上很容易地形成這些電極。
進(jìn)而可以在晶片正面表面上形成一個(gè)肖特基電極和一個(gè)歐姆電極，并在所述肖特基電極和歐姆電極之間加給電壓。由于所述電極之一是歐姆電極，這減小了串聯(lián)電阻，可以進(jìn)行更為準(zhǔn)確的測(cè)量。
最好通過(guò)金屬掩蓋過(guò)程形成前述的肖特基電極，在這種過(guò)程中，使一金屬片與所述晶片的正面保持接觸，所述金屬片只在一部分鉆通一個(gè)通孔，再將金屬蒸汽沉積于其上，就在該部分形成上述肖特基電極。從而可以很容易地形成所述肖特基電極。
最好通過(guò)光刻工藝形成前述的肖特基電極。利用曝光裝置，通過(guò)透過(guò)/顯影掩膜中所形成的圖樣(圖形掩膜板)，使金屬蒸汽沉積在晶片上，使得能夠按照它們的圖樣以高精度形成所述各電極。
最好利用能夠腐蝕晶片的電解液用作前述肖特基電極。從而能夠測(cè)定在晶片內(nèi)部的層中所要得出的各C-V特性。
還可以首選利用液態(tài)金屬作為前述肖特基電極。在這種情況下，能夠很容易地將電壓加給晶片表面，因?yàn)橹皇峭ㄟ^(guò)使液態(tài)金屬保持在晶片正面的接觸而形成所述電極。
優(yōu)選的是通過(guò)蒸發(fā)沉積，在上述晶片的表面上形成金屬層，再通過(guò)使電源的供壓線端保持與這個(gè)金屬層接觸而測(cè)定上述第二C-V特性。所述供壓線端的總體表面條件使得能夠準(zhǔn)確地將電壓加到整個(gè)晶片的背面。
通過(guò)使電源的供壓線端直接保持抵住上述晶片的背面相接觸而測(cè)定上述第二C-V特性。因?yàn)樵谶@種情況下，無(wú)需在所述背面上形成電極，就可以將電壓直接加給晶片的背面。
優(yōu)選的是用GaAs制成上述晶片，并用含Au和Ge的合金作為蒸發(fā)沉積在這種晶片背面上的基本材料。從而通過(guò)使所述供壓線端與這種合金保持接觸，可以很容易地將電壓加給這種晶片的背面。
按照本發(fā)明的背柵特性確定裝置，它的特征在于裝有第一電源，用于把電壓加給要作為半導(dǎo)體元件襯底之晶片的正面；C-V測(cè)量?jī)x，用以測(cè)量C-V特性，該特性表示由所述第一電源提供的電壓與晶片電容之間關(guān)系；以及第二電源，用于把電壓加給所述晶片的背面；其中所述C-V測(cè)量?jī)x測(cè)量在未由第二電源加給電壓狀態(tài)下晶片的第一C-V特性和由第二電源加給電壓狀態(tài)下晶片的第二C-V特性。
開(kāi)始時(shí)，改變由第一電源加給晶片正面的電壓值，并通過(guò)用所述C-V測(cè)量?jī)x在每個(gè)所加給的電壓值下測(cè)量電容值而得出第一C-V特性。繼而，在用所述第二電源給晶片背面一側(cè)提供給定電壓的同時(shí)，類似于第一C-V特性的情況那樣，改變用第一電源加給晶片正面的電壓值，并通過(guò)用C-V測(cè)量?jī)x在每個(gè)所加給的電壓值下測(cè)量電容值而測(cè)定第二C-V特性。然后，通過(guò)比較所述第一和第二C-V特性，根據(jù)上述相關(guān)性，確定采用這種晶片為襯底制成之工作器件的背柵特性可接受度。按照這種方式，在制成半導(dǎo)體電路元件之前測(cè)定所述各二C-V特性，能夠預(yù)知利用這種晶片制成之諸如FET和HEMT等半導(dǎo)體器件的背柵特性可接受度。
前述背柵特性確定裝置最好裝有顯示單元，用以顯示表示所述第一C-V特性的第一C-V曲線和表示所述第二C-V特性的第二C-V曲線。從而能夠直觀地得到背柵特性的可接受度。
前述背柵特性確定裝置最好還裝有確定單元，用以根據(jù)所述第一和第二C-V特性確定由這種晶片制成之半導(dǎo)體電路元件的背柵特性。這就可以不再需要其它的人力來(lái)確定背柵特性的可接受度。
首選的是，所述確定單元根據(jù)通過(guò)比較表示第一C-V特性的所述第一C-V曲線和表示第二C-V特性的所述第二C-V曲線所測(cè)定的電壓漂移量來(lái)確定所述背柵特性。
首選的是，上述電壓漂移量是第一C-V曲線對(duì)預(yù)定的電容值所表示的電壓值與第二C-V曲線對(duì)該預(yù)定的電容值所表示的電壓值之間的差。事實(shí)是，在測(cè)定第二C-V特性過(guò)程中，相應(yīng)地可以在電容值為一個(gè)預(yù)先確定的值情況下，通過(guò)只是得出這種電壓值就找到一個(gè)給定的電壓漂移量，能夠很容易地確定所述背柵特性。
首選的是，在上述電壓漂移量等于或大于預(yù)定值時(shí)，就確定所述背柵效應(yīng)特性為不可接受的，而當(dāng)它小于該預(yù)定值時(shí)，所述背柵效應(yīng)特性就是可接受的。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確知所述確定標(biāo)準(zhǔn)，建立一個(gè)預(yù)定電壓漂移量的值，從而提高這種確定的可靠性。
上述第一電極最好是能夠腐蝕所述晶片的電解液，所述晶片被用作為至少一個(gè)供壓線端，從而能夠測(cè)定在晶片內(nèi)部的層中所尋找的各C-V特性。
首先，將用

圖1描述確定背柵特性裝置的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例的背柵特性確定裝置10是一種根據(jù)晶片20的C-V特性確定以晶片20為襯底制成之半導(dǎo)體元件的背柵特性的裝置，所述晶片20作為所述半導(dǎo)體電路元件的襯底。背柵特性確定裝置10裝有第一電源12a，它把電壓加給晶片20的正面；第二電源12b，它把電壓加給晶片20的背面；C-V測(cè)量?jī)x14，它測(cè)量C-V特性，表示由第一電源12a所加給的電壓與晶片20的電容之間的關(guān)系；被測(cè)物承載臺(tái)26，晶片20被置于其上；顯示單元16，它顯示作為C-V測(cè)量?jī)x測(cè)得之C-V特性的C-V曲線；以及確定單元18，它根據(jù)C-V測(cè)量?jī)x14測(cè)得的C-V特性確定背柵特性的可接受度，或者要不然就在顯示單元16上所顯示的C-V曲線上確定背柵特性的可接受度。這里，晶片20的“正面”意思是指以外延方式沉積在半導(dǎo)體襯底上之各半導(dǎo)體層的最上面的表面；同樣，晶片20的“背面”意思是指上述半導(dǎo)體襯底的底面。
第一電源12a上的供壓線端與表面積不同的肖特基電極22和肖特基電極24相連，所述肖特基電極22和24形成于被測(cè)物承載臺(tái)26上的晶片20的正面上。通過(guò)金屬掩蓋過(guò)程很容易形成所述各肖特基電極，在這種過(guò)程中，由具有開(kāi)孔的金屬片保持與晶片20的正面接觸，再將金屬蒸汽沉積于其上，所述開(kāi)孔與所要形成的肖特基電極對(duì)應(yīng)。還可以通過(guò)精確圖樣光刻工藝形成這些電極，在這種過(guò)程中，利用曝光裝置，通過(guò)透過(guò)/顯影掩膜中所形成的圖樣，使金屬蒸汽沉積在晶片20上。另外，也可通過(guò)利用真空吸附使液態(tài)金屬，如汞附著在晶片20的正面上而很容易地形成各肖特基電極。
把C-V測(cè)量?jī)x14連接成能夠在由第一電源12a在肖特基電極22和24之間加給電壓的情況下測(cè)量晶片20的C-V測(cè)性。另外，將第二電源12b上的一個(gè)供壓線端連接到被測(cè)物承載臺(tái)26的背面，同時(shí)使另一個(gè)供壓線端接地。應(yīng)能理解，可將前面的供壓線端連接成，無(wú)需使插入供壓線端的被測(cè)物承載臺(tái)26與晶片20的背面直接接觸。因此，雖然測(cè)量誤差會(huì)稍顯大些，卻可在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)行測(cè)量。顯示單元16以可接收輸入的方式與C-V測(cè)量?jī)x14連接，同時(shí)也以可接收輸入的方式使確定單元18與C-V測(cè)量?jī)x14和顯示單元16連接。
應(yīng)能理解，也可由歐姆電極制成肖特基電極22。由于一個(gè)由歐姆電極制成的電極減小串聯(lián)電阻，因此可以進(jìn)行更為準(zhǔn)確的測(cè)量?？梢酝ㄟ^(guò)前述精確圖樣光刻工藝制成肖特基電極24和歐姆電極。
晶片20是FET外延晶片，其中以外延方式將一層基本材料至少為GaAs、AlGaAs或InGaAs中之一的半導(dǎo)體層沉積在GaAs襯底上。通過(guò)實(shí)行預(yù)定的過(guò)程，在這種晶片20上制成多個(gè)FET。應(yīng)能理解，這種晶片20可以是由與上述FET外延晶片同樣材料制成的HEMT外延晶片。在這種情況下，通過(guò)實(shí)行預(yù)定的過(guò)程，在這種晶片20上制成多個(gè)HEMT。
晶片20可以是FET晶片，其中把一離子注入半導(dǎo)體層加工到GaAs襯底中。類似地，晶片20可以是FET外延晶片或HEMT外延晶片，其中以外延方式將一層基本材料至少為InP、InGaAs或InAlAs中之一的半導(dǎo)體層沉積在InP襯底上。
晶片20可為其外延層基本材料至少是GaAs、AlGaAs或InGaAs中之一的試驗(yàn)外延晶片，所述材料以外延的方式沉積在GaAs襯底上，而且其中省去部分FET或HEMT結(jié)構(gòu)。類似地，晶片20可以是其外延層基本材料至少是InP、InGaAs或InAlAs中之一的試驗(yàn)外延晶片，所述材料以外延的方式沉積在InP襯底上，并且其中省去部分FET或HEMT結(jié)構(gòu)。
按照這一點(diǎn)，將利用圖4A和4B說(shuō)明HEMT外延晶片和試驗(yàn)外延晶片。圖4A表示一種HEMT外延晶片結(jié)構(gòu)的示例，而圖4B表示一種HEMT試驗(yàn)外延晶片結(jié)構(gòu)的示例，其中省去部分HEMT結(jié)構(gòu)。圖中的“非-”的意思是未摻雜。
圖4A中所示的HEMT外延晶片是從半絕緣襯底60一直穿過(guò)最上層接觸層66而外延生長(zhǎng)的。非-InGaAs層62是溝道層。事實(shí)上，通過(guò)根據(jù)柵極電壓改變溝道寬度而改變漏電流的情況與FET是一樣的。與FET不同的是并非溝道層本身控制給各載流子分配摻雜物，而是溝道層不控制摻雜物，通過(guò)其它相結(jié)合的各層得到載流子。于是，通過(guò)測(cè)量這類HEMT外延晶片的C-V特性，可以預(yù)知由這種晶片所得HEMT的背柵特性可接受度。
圖4B所示的HEMT試驗(yàn)外延晶片用于HEMT外延晶片各內(nèi)層中的試驗(yàn)特性，并不外延生長(zhǎng)到穿過(guò)接觸層66，而只外延生長(zhǎng)到比如穿過(guò)在所述接觸層66下面的非-AlGaAs層64?？梢虼硕鴾y(cè)量非-InGaAs層62與非-AlGaAs層64之間的有源層(非-InGaAs，n-AlGaAs)中載流子濃度和遷移率。
接下去將參照?qǐng)D1說(shuō)明確定諸如FET和HEMT等以晶片20為基礎(chǔ)之工作器件背柵特性的方法。開(kāi)始時(shí)，利用第一電源12a將電壓加在肖特基電極22和24之間。改變由電源12a加給晶片20的電壓值，通過(guò)測(cè)量所加給的每個(gè)電壓值、在每個(gè)所加電壓下的電容值，由C-V測(cè)量?jī)x14得出第一C-V特性。繼而，在通過(guò)被測(cè)物承載臺(tái)26借助第二電源12b將-200V電壓加到晶片20的背面一側(cè)的同時(shí)，有如第一C-V特性的情況一樣，改變由電源12a加給晶片20正面的電壓值，并通過(guò)測(cè)量所加給的每個(gè)電壓值和在所加給的每個(gè)電壓值下的電容值，由C-V測(cè)量?jī)x14得出第二C-V特性。在顯示單元16上將第一C-V特性和第二C-V特性分別顯示為第一C-V曲線30a和第二C-V曲線30b；此外，根據(jù)所述第一C-V特性和第二C-V特性，在確定單元18中判斷背柵特性的可接受度。
圖2A和2B中描述在顯示單元16上顯示的晶片20C-V曲線。圖線的縱軸為電容值，橫軸為電壓值。所看到的第一C-V曲線30a和第二C-V曲線30b明顯地得出有關(guān)第二C-V曲線30b的如下事實(shí)，這里的第二C-V曲線30b是在給晶片20的背面加以-200V電壓所測(cè)得的。對(duì)于一定的晶片所確定的是，有如圖2A所示的第二C-V曲線30b近似與第一C-V曲線30a一致；同樣，對(duì)于一定的的晶片而言，有如圖2B所示的第二C-V曲線30b相對(duì)于第一C-V曲線30a側(cè)移。
作為這樣的情況，本發(fā)明人利用大量具有與圖2A和2B同樣C-V特性的晶片，分別制成FET和HEMT并測(cè)量它們的背柵特性。作為結(jié)果所得到的相互關(guān)系是，由具有圖2A那樣C-V特性的晶片制成的FET和HEMT的背柵特性都是令人可接受的，而由具有圖2B那樣C-V特性的晶片制成的FET和HEMT的背柵特性是不適宜的。
可以確定，根據(jù)前述晶片的C-V特性，如果像圖2A所示那樣，第二C-V曲線30b不相對(duì)第一C-V曲線30a橫移，或者移動(dòng)量很小，則由這種晶片制成之工作器件的背柵特性是令人可接受的；另一方面，如果像圖2B所示那樣，第二C-V曲線30b相對(duì)第一C-V曲線30a橫移，則由這種晶片制成之工作器件的背柵特性是不令人可接受的。
按照本實(shí)施例，由C-V測(cè)量?jī)x14把關(guān)于各種C-V特性的數(shù)據(jù)傳送給確定單元18，并在確定單元18中根據(jù)電壓的漂移量34確定背柵特性的可接受度。從在1×10-11F電容值下之第一C-V特性的電壓值與相同電容值下之第二C-V特性的電壓值之間的差求得所示電壓漂移量34。事實(shí)上，在得出第二C-V特性時(shí)，只通過(guò)得出1×10-11F電容值下的電壓值就可以求得一個(gè)給定的電壓漂移量，能夠快速地確定各背柵特性。確定單元18確定在所述電壓漂移量34小于一個(gè)預(yù)定值時(shí)的背柵特性是可接受的，而在等于或大于該預(yù)定值時(shí)，則是不可接受的。這里可將在使所述電壓漂移量34等于或小于預(yù)定值時(shí)的背柵特性確定為可接受的，而在所述電壓漂移量34超過(guò)該預(yù)定值時(shí)的背柵特性確定為不可接受的。所述電壓漂移量34的預(yù)定值作為一個(gè)舉例可以是0.5V。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立所述電壓漂移量34的預(yù)定值，得到清楚的確定標(biāo)準(zhǔn)，并隨之而提高這種確定的可靠性。應(yīng)能理解這種電壓漂移量34的預(yù)定值是一種近似值，與測(cè)量方法及條件相應(yīng)，還與被測(cè)量的晶片20的材料特性和大小相應(yīng)，同樣也與在加工元件時(shí)所用的電壓條件相應(yīng)。
同樣地，由于所述第一和第二C-V曲線30a及30b被顯示在顯示單元16上之故，操作者可以根據(jù)所顯示的這兩種C-V曲線確定背柵特性的可接受度。
按照本實(shí)施例的背柵特性確定方法以及背柵特性確定裝置10，在制作半導(dǎo)體元件之前，于晶片20上實(shí)行上述確定，從而能預(yù)知利用所述晶片20制成的諸如FET和HEMT等工作器件的背柵特性的可接受度。
相應(yīng)地，如果由上述確定知道晶片20是不適宜的，就不用該晶片20作為工作器件的基本材料，能夠避免制成大量有缺陷的元件。此外，在某些商業(yè)條件下制作晶片20并進(jìn)行元件測(cè)量的情況時(shí)，由于制作晶片20的公司能夠預(yù)知由所得晶片20制成的工作器件背柵特性的可接受度，所以能夠提供元件制作公司以質(zhì)量可接受的晶片20。能夠消除有關(guān)避免在確保產(chǎn)品質(zhì)量方面的一系列問(wèn)題。
應(yīng)予理解的是，本實(shí)施例的唯一目的是確定背柵特性的可接受度，這并不是特別意味著去得出新的C-V特性。迄今，為找出載流子濃度和夾斷電壓，已在多種晶片上實(shí)行C-V測(cè)量。相應(yīng)地，在給晶片的背面加給電壓，適當(dāng)安排器件時(shí)，在所需實(shí)行的C-V測(cè)量范圍內(nèi)，本實(shí)施例是簡(jiǎn)單而方便的。
以下參照?qǐng)D3說(shuō)明本實(shí)施例的改型舉例。這個(gè)例子的特點(diǎn)在于在第一電源12a上的一個(gè)供壓線端是電解液線端50。電解液線端50由內(nèi)裝電解液的電解槽44和導(dǎo)電元件38組成，由第一電源12a將電壓加給電解液40。電解槽44有一個(gè)入射光的窗口46，光線42通過(guò)該窗口照射到電解液40上，還有一個(gè)伸出的圓柱體狀線端部分48，用以使電解液40與晶片20接觸。由第一電源12a經(jīng)導(dǎo)電元件38將電壓加給電解液40，并由C-V測(cè)量?jī)x14測(cè)量C-V特性。當(dāng)電流流入電解液40時(shí)，晶片20的正面受到電解液40的電化學(xué)腐蝕，線端部分48與晶片20接觸。通過(guò)調(diào)節(jié)流入電解液40電流的大小，可以控制晶片20受到腐蝕的量，從而可以測(cè)量所尋求的晶片內(nèi)半導(dǎo)體層的C-V特性。應(yīng)能理解，晶片20由n型半導(dǎo)體層和p型半導(dǎo)體層組成，其中的p型半導(dǎo)體層與電解液40接觸，則由于電流從電解液40流向p型半導(dǎo)體層之故，所以p型半導(dǎo)體層將會(huì)受到腐蝕。另一方面，其中的n型半導(dǎo)體層與電解液40接觸，則由于沒(méi)有電流從電解液40流向n型半導(dǎo)體層之故，所以n型半導(dǎo)體層不會(huì)受到腐蝕。在這種情況下，從光入射窗口46照射到電解液40的光線42在電解液40中感應(yīng)光電力，使電流被促進(jìn)從電解液40流向n型半導(dǎo)體層。相應(yīng)地n型半導(dǎo)體層受到腐蝕，使得能夠得到晶片內(nèi)半導(dǎo)體層的C-V特性。
在本實(shí)施例的這種改型舉例中，在晶片20上能夠形成電極，該電極的結(jié)構(gòu)與電解液線端50的結(jié)構(gòu)一樣，從而利用這種電極作為肖特基電極。這意味著把第一電壓源12a用于將要成為這種電極一部分的導(dǎo)電元件38，將會(huì)把電壓加給晶片20的正面，這時(shí)它就是肖特基電極。
此外，像圖3所示那樣，通過(guò)蒸發(fā)沉積在上述晶片20的背面上形成金屬層28，使第二電源12b上的供壓線端與金屬層28接觸而得出上述第二C-V特性。所述供壓線端的總體表面條件使得它能夠控制接觸電阻的變化，使電壓得以能準(zhǔn)確地加到整個(gè)晶片的背面。
可通過(guò)將包含Au和Ge的合金作為基本材料蒸發(fā)沉積在由GaAs制得的晶片20背面上，并在350℃或者更高，或者450℃或者更低的范圍內(nèi)熱處理，形成這種金屬層28。其中要在350℃或者更高條件下實(shí)行所述熱處理過(guò)程，因?yàn)槿绻訜釡囟鹊陀?50℃，所述基本材料不會(huì)成為合金，這是由于Au和Ge不會(huì)熔合；同樣地，要在450℃或者更低條件下實(shí)行所述熱處理過(guò)程，因?yàn)槿绻訜釡囟雀哂?50℃，所述被蒸發(fā)沉積金屬端部的表面會(huì)變得粗糙。
雖然上面已根據(jù)一種實(shí)施例特別說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不因此而受到限制。比如，雖然上述實(shí)施例中要求背柵特性確定裝置10要有兩個(gè)電源，但也可裝備單獨(dú)一個(gè)電源單元，能夠分別實(shí)現(xiàn)與第一和第二電源同樣的功能。
此外，雖然從在一個(gè)預(yù)定電容值下第一C-V特性的電壓值與在同一預(yù)定電容值下第二C-V特性的電壓值之間的差得出電壓的漂移量34，但也可以通過(guò)分別由第一C-V特性和第二C-V特性所得的每單位電極表面積的電容值與電壓之間的關(guān)系，同時(shí)求得在每單位電極表面積的預(yù)定電容值下的各電壓值，并得到這些電壓值之間的差，而求得該電壓漂移量34。進(jìn)而，還可以通過(guò)從第一C-V特性和第二C-V特性分別所得載流子濃度與電壓值之間的關(guān)系，同時(shí)求得在預(yù)定載流子濃度下的各電壓值，并得到這些電壓值之間的差，而求得所述電壓漂移量34。由于每單位電極表面積的電容值與電壓值之間的關(guān)系，以及載流子濃度與電壓值之間的關(guān)系都與各C-V特性相關(guān)，在確定背柵特性時(shí)，就可以隨各C-V特性同樣地處理這些關(guān)系。
此外，雖然本實(shí)施例中是在求得第一C-V曲線30a之后才得出第二C-V曲線30b，但也可在求得第二C-V曲線30b之后再得出第一C-V曲線30a。
同樣地，在根據(jù)電壓漂移量34確定背柵特性時(shí)，通過(guò)得出對(duì)于第一C-V特性和第二C-V特性而言電容值將是1×10-11F下的電壓值而求得所述電壓漂移量34，省去詳細(xì)尋求各C-V特性的需要，從而能夠容易地確定背柵特性的可接受度。
按照本發(fā)明，通過(guò)尋求晶片的特性，可以確定關(guān)于半導(dǎo)體電路元件，如FET和HEMT的背柵特性的可接受度。
權(quán)利要求
1.一種確定背柵特性的方法，用于確定半導(dǎo)體電路元件的背柵效應(yīng)特性，其特征在于，所述確定背柵特性的方法包括如下步驟獲得第一C-V特性，它表示加于要成為半導(dǎo)體電路元件襯底之晶片正面的電壓與晶片電容值之間的關(guān)系；在加給晶片背面電壓的同時(shí)，獲得晶片的第二C-V特性；以及比較所述晶片的第一C-V特性和第二C-V特性，確定半導(dǎo)體電路元件的背柵效應(yīng)特性。
2.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，將所述第一C-V特性表示成第一C-V曲線，并將第二C-V特性表示成第二C-V曲線；以及根據(jù)所述第一C-V曲線與第二C-V曲線之間的電壓漂移量確定所述背柵效應(yīng)特性。
3.如權(quán)利要求2所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，所述電壓漂移量是第一C-V曲線對(duì)于預(yù)定的電容值所表示的電壓值與第二C-V曲線對(duì)于所述電容值表示的電壓值之間的差。
4.如權(quán)利要求2所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，在所述電壓漂移量等于或大于一個(gè)預(yù)定值時(shí)確定所述背柵效應(yīng)特性為不能接受的，而在所述電壓漂移量小于所述預(yù)定值時(shí)確定所述背柵效應(yīng)特性為可接受的。
5.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，在所述晶片的正面上形成至少兩個(gè)表面積不同的肖特基電極，其中通過(guò)在所述各肖特基電極之間加給電壓而獲得所述第一C-V特性和第二C-V特性。
6.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，在所述晶片的正面上形成肖特基電極和歐姆電極，其中通過(guò)在所述肖特基電極與歐姆電極之間加給電壓而獲得所述第一C-V特性和第二C-V特性。
7.如權(quán)利要求5所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，通過(guò)金屬掩蓋過(guò)程形成所述肖特基電極，其中，將一金屬片與所述晶片的正面接觸，所述金屬片有一個(gè)開(kāi)孔與肖特基電極對(duì)應(yīng)。
8.如權(quán)利要求6所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，通過(guò)金屬掩蓋過(guò)程形成所述肖特基電極，其中，將一金屬片與所述晶片的正面接觸，所述金屬片有一個(gè)開(kāi)孔與肖特基電極對(duì)應(yīng)，再將金屬蒸汽沉積于其上。
9.如權(quán)利要求5所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，通過(guò)光刻工藝形成所述肖特基電極。
10.如權(quán)利要求6所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，通過(guò)光刻工藝形成所述肖特基電極和歐姆電極。
11.如權(quán)利要求5所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，用能夠腐蝕所述晶片的電解液作為所述肖特基電極。
12.如權(quán)利要求6所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，用能夠腐蝕所述晶片的電解液作為所述肖特基電極。
13.如權(quán)利要求5所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，用液態(tài)金屬作為所述肖特基電極。
14.如權(quán)利要求6所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，用液態(tài)金屬作為所述肖特基電極。
15.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，所述晶片是具有GaAs制成之襯底和離子注入半導(dǎo)體層的晶片。
16.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，所述晶片是FET外延晶片或HEMT外延晶片，它們具有GaAs制成的襯底，以及至少由GaAs、AlGaAs或InGaAs中之一為基本材料在所述襯底上形成的外延層。
17.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，所述晶片是試驗(yàn)外延晶片，其結(jié)構(gòu)是具有GaAs制成的襯底，以及至少由GaAs、AlGaAs或InGaAs中之一為基本材料在所述襯底上形成的外延層，并且其中省略FET和HEMT的部分結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，所述晶片是FET外延晶片或HEMT外延晶片，具有由InP制成的襯底和至少由InP、InGaAs或InAlAs中之一為基本材料在所述襯底上形成的外延層。
19.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，所述晶片是試驗(yàn)外延晶片，其結(jié)構(gòu)是具有由InP制成的襯底和至少由InP、InGaAs或InAlAs中之一為基本材料在所述襯底上形成的外延層，并且其中省略FET和HEMT的部分結(jié)構(gòu)。
20.如權(quán)利要求17所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，從所述試驗(yàn)外延晶片省略的只是FET和HEMT結(jié)構(gòu)中的接觸層。
21.如權(quán)利要求19所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，從所述試驗(yàn)外延晶片省略的只是FET和HEMT結(jié)構(gòu)中的接觸層。
22.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，通過(guò)蒸發(fā)沉積在所述晶片背面形成金屬層；以及通過(guò)使一個(gè)電源的供壓線端與所述金屬層接觸得出第二C-V特性。
23.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，通過(guò)使一個(gè)電源的供壓線端與所述晶片背面直接接觸得出第二C-V特性。
24.如權(quán)利要求1所述的確定背柵特性的方法，其特征在于，所述晶片由GaAs制成；將含有Au和Ge的合金作為基本材料蒸發(fā)沉積在所述背面上。
25.一種確定背柵特性的裝置，用于確定半導(dǎo)體電路元件的背柵效應(yīng)特性，其特征在于，所述確定背柵特性的裝置包括第一電源，用于將電壓加給作為半導(dǎo)體電路元件襯底之晶片的正面；C-V測(cè)量?jī)x，用于測(cè)量表示由第一電源加給的電壓與所述晶片電容值之間關(guān)系的C-V特性；和第二電源，用于將電壓加到所述晶片的背面；其中所述C-V測(cè)量?jī)x測(cè)量所述晶片在不由第二電源加給電壓狀態(tài)下的第一C-V特性，以及所述晶片在由第二電源加給電壓狀態(tài)下的第二C-V特性。
26.如權(quán)利要求25所述的確定背柵特性的裝置，其特征在于，還包括顯示單元，用以顯示表示所述第一C-V特性的第一C-V曲線和表示所述第二C-V特性的第二C-V曲線。
27.如權(quán)利要求25所述的確定背柵特性的裝置，其特征在于，還包括確定單元，用以根據(jù)所述第一C-V特性和第二C-V特性確定由所述晶片制成的半導(dǎo)體電路元件的背柵特性。
28.如權(quán)利要求27所述的確定背柵特性的裝置，其特征在于，所述確定單元根據(jù)通過(guò)比較表示第一C-V特性的第一C-V曲線和表示第二C-V特性的第二C-V曲線所得到的電壓漂移量確定所述背柵特性。
29.如權(quán)利要求28所述的確定背柵特性的裝置，其特征在于，所述電壓漂移量是第一C-V曲線對(duì)于一預(yù)定電容值表示的電壓值與第二C-V曲線對(duì)于該預(yù)定電容值表示的電壓值之間的差。
30.如權(quán)利要求28所述的確定背柵特性的裝置，其特征在于，所述確定單元在所述電壓漂移量等于或大于一個(gè)預(yù)定值時(shí)確定所述背柵效應(yīng)特性為不能接受的，而在所述電壓漂移量小于所述預(yù)定值時(shí)確定所述背柵效應(yīng)特性為可接受的。
31.如權(quán)利要求25所述的確定背柵特性的裝置，其特征在于，對(duì)于所述第一電極而言，利用能夠腐蝕所述晶片的電解液作為至少一個(gè)供壓線端。
全文摘要
確定背柵特性的方法和裝置用以減少制作背柵特性有缺陷的半導(dǎo)體電路元件。最初，得出第一C－V曲線30表示加于晶片20正面的電壓與電容值之間的關(guān)系，其中所述晶片20用作半導(dǎo)體電路元件的襯底。繼而，通過(guò)將電壓加于晶片20背面得出第二C－V曲線32。根據(jù)從所述第一C－V曲線30和第二C－V曲線32得出的電壓漂移量34，對(duì)晶片20確定半導(dǎo)體電路元件的背柵特性。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1467809SQ03110439
公開(kāi)日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月27日
發(fā)明者山下正史, 坪倉(cāng)光隆, 木山誠(chéng), 隆 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社