[发明专利]一种半导体电极欧姆接触电阻参数提取方法

摘要

本发明公开了一种半导体电极欧姆接触电阻参数提取方法，本发明采用半导体欧姆接触各电极间距相同，而电极宽度不同的方案，由此带来了新的更加准确的欧姆接触电阻计算模型。方案简单、易用、准确，由于在该方案中考虑到实际情况中金‑半接触下方材料本身的方块电阻变化，相对于传统方案，获得的实验数据更加准确，能够满足实际工艺变化的要求，因此是一种更加有效的评估欧姆接触特性的技术方案。本技术方案模型能够对欧姆接触电极进行全面评估，同时准确提取电极间材料的方块电阻、接触电极下方材料的方块电阻以及比接触电阻率等参数，对半导体器件的设计参考具有积极的指导性意义。

主权项

1.一种半导体电极欧姆接触电阻参数提取方法，其特征在于，

第一步：设计并制作电极

在半导体材料表面设计并制作一系列间距都为d，宽度不同，分别为W₁,W₂……W_n的电极对；

第二步：电流‑电极宽度关系建模

当对第n对相邻电极进行I‑V测试时，其电阻可表示为：

R_n＝2R_Mn+2R_Cn+R_S   公式(1)

其中R_Mn为第n对电极中，单个电极金属本身电阻，因金属本身电阻值远小于公式1中的后两项，在本模型中忽略其影响；R_Cn为第n对电极中，单个电极金属下方接触电阻总和，包括金‑半接触界面电阻和电极界面下方半导体接触电阻两部分；R_S为接触电极之间半导体电阻，在本模型中电极间距d保持不变，其为定值；其中金属下方接触的电压u(x)与电流i(x)分布规律遵从下面的基本均匀传输线方程：

通过求解上述方程，并将边界条件代入通解可得：

进而得到总电阻：

其中R_S1和R_S2分别为接触电极之间半导体方块电阻和接触电极下方半导体方块电阻；ρ_C为金‑半接触的比接触电阻率；l为电极长度；d为电极对间距；W_n为第n个电极对中单个电极的宽度；

当对第n对电极进行电学I‑V测试时，其电流I_n与W_n的关系表示为：

第三步：核心参数获取

对于公式(5)，若将I_n视为因变量，W_n视为自变量，其它不相关量均视为常量，U为测量电压，l为电极长度，可以直接带入数值，则可将函数关系表示为：

其中对应关系如下：

另外，通过绘制该函数，可知该函数存在最大值，即I_max；取coth(W_n·b)≈1时，I最大，即这样只要通过数学上简单的函数拟合便可以确定a，b，c三个未知量；

测量每一对电极中的I‑V特性曲线，取在同一电压U下的电流分别为I₁，I₂......I_n；绘制在该电压下的电流I_n与电极宽度W_n的图像I_n‑W_n，并根据绘制图像拟合出非线性函数其中两个相关参数，U为测量电压，l为电极长度，直接代入；利用Excel、Matlab各种常见软件，拟合曲线从而获得未知参数a，b，c的数值，由此可直接计算得到目标电学参数ρ_C，R_S1，R_S2及I_max的数值，其对应关系展示如下：