[发明专利]提取双极型晶体管的发射极与基极之间的重叠电容的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种提取双极型晶体管的发射极与基极之间的重叠电容的方法、以及采用了该提取双极型晶体管的发射极与基极之间的重叠电容的方法的双极型晶体管测试方法。

背景技术

双极型晶体管（Bipolar Transistor）是由两个背靠背PN结构成的具有电流放大作用的晶体三极管。双极型晶体管有两种基本结构：PNP型和NPN型。在这3层半导体中，中间一层称基区，外侧两层分别称发射区和集电区。当基区注入少量电流时，在发射区和集电区之间就会形成较大的电流，这就是晶体管的放大效应。双极型晶体管是一种电流控制器件，电子和空穴同时参与导电。

图1示意性地示出了双极型晶体管的截面结构。图2示意性地示出了双极型晶体管的俯视图。如图1和图2所示，集电极3之上的发射极1和基极2之间存在重叠电容Cbeo以及结电容。因此，发射极1和基极2之间的总电容=发射极1和基极2之间的重叠电容+发射极1和基极2之间的结电容。其中，发射极1和基极2之间的重叠电容Cbeo随着发射极1和基极2之间的接触区域的宽度ew和长度el的影响。

在半导体制造过程中，可以通过电容测量用来监控半导体的制造工艺的稳定性，控制制造工艺流程。而且，有时候需要测量的不仅仅是单纯的电容值，还有电容随电压，温度的变化趋势，曲线的形状。某些工艺步骤可能仅仅与结电容随电压变化的曲线相关。但是单纯的直接测量我们无法分开发射极和基极之间的结电容以及重叠电容。尽管重叠电容在总电容中占的比例可能很小（比如6%），但是通过计算得到重叠电容，得到纯粹的结电容随电压的变化关系，可以更方便准确地进行工艺检测。而且，如果另外某些工艺只和重叠电容有关于结电容关系不大，这样计算出重叠电容的意义更明显。

除了上述工艺监测方面的原因之外，对于器件的工作过程，电容会决定晶体管的交流特性，而不同类型的电容对交流特性的影响不一样，单独地提取出发射极和基极之间的重叠电容，可以方便电路设计人员研究器件的性能。

因此，希望能够提供一种有效地提取双极型晶体管的发射极与基极之间的重叠电容的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够有效地提取双极型晶体管的发射极与基极之间的重叠电容的方法、以及采用了该提取双极型晶体管的发射极与基极之间的重叠电容的方法的双极型晶体管测试方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种提取双极型晶体管的发射极与基极之间的重叠电容的方法，其包括：第一步骤，用于为双极型晶体管器件的发射极和基极之间的接触区域的宽度和长度取多个不同的值，并且将所取的不同的值代入双极型晶体管器件的发射极和基极之间的总电容的函数方程式CBE_total=cjeb*ew*el*/(1-Vbe/vde)^pe+(cjes/(1-Vbe/vde)^pe+cbeos)*2*(el+ew)，同时测量宽度和长度的不同的值下实际的总电容CBE_total的各个取值，从而得到方程来提取出待测量双极型晶体管器件的参数cjeb、参数vde、参数pe、参数cjes和参数cbeos的值；其中，参数ew和参数el分别表示双极型晶体管器件的发射极和基极之间的接触区域的宽度和长度，Vbe表示基极与发射极之间的电压，cjeb表示发射极和基极结电容的底面部分单位面积电容，cjes表示发射极和基极结电容的周长部分的电容；pe和vde是结电容模型的与PN结的尺寸无关而与结的种类相关的参数。

优选地，所述的提取双极型晶体管的发射极与基极之间的重叠电容的方法还包括第二步骤，用于将提取出来的参数cbeos代入式子Cbeo=cbeos*2*(ew+el)以提取其中射极和基极之间的接触区域的长度为el且宽度为ew的待测量双极型晶体管器件的的发射极与基极之间的重叠电容。

优选地，所述第一步骤包括：取具有不同的长度值且宽度相同的两个双极型晶体管，从而得到这双极型晶体管各自的第一总电容值CBE_total1和第二总电容值CBE_total2：

CBE_total1=cjeb*ew*el1+(cjes+cbeos)*2*(el1+ew)；

CBE_total2=cjeb*ew*el2+(cjes+cbeos)*2*(el2+ew)。

优选地，所述第一步骤还包括：通过计算CBE_total2与CBE_total1的差值，利用△=cjeb*(el2-el1)*ew+C计算总电容差值△，C是与宽度ew无关，与长度差有关的常数。