一種獲取平面型器件的接觸電阻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體元件測(cè)量領(lǐng)域，尤其是涉及一種獲取平面型器件的接觸電阻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有機(jī)、氧化物、石墨烯等無序半導(dǎo)體器件具有低成本、柔性、透明、可大面積制造等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的應(yīng)用前景。經(jīng)過近幾年的發(fā)展，有機(jī)、氧化物半導(dǎo)體器件的理論逐步趨于成熟。并且隨著器件性能在不斷提升，柔性、透明、可印刷制造的射頻電子標(biāo)簽、射頻識(shí)別卡和平板顯示驅(qū)動(dòng)等低端應(yīng)用產(chǎn)品已進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)?；谟袡C(jī)、氧化物、石墨烯半導(dǎo)體的薄膜晶體管，以及二極管是柔性、透明電子電路中最核心的元件，其器件性能不斷提升，器件迀移率可達(dá)到0.1?10cm2/Vs。然而接觸電阻的影響，一直制約著其性能的進(jìn)一步提高。因此更精確地測(cè)量器件的接觸電阻至關(guān)重要。
[0003]在設(shè)計(jì)基于薄膜晶體管和二極管的集成電路時(shí)，必須考慮接觸電阻對(duì)器件性能及電路性能的影響。此外，在器件制備過程中，必須考慮怎樣的工藝條件才能優(yōu)化器件的接觸電阻。因此對(duì)于實(shí)驗(yàn)工作者，如何實(shí)現(xiàn)精確的器件接觸電阻的測(cè)量是很有意義的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種運(yùn)用電位測(cè)量方法獲取平面型器件的接觸電阻的方法，該方法采用開爾文顯微鏡測(cè)量平面器件的表面勢(shì)分布，再?gòu)谋砻鎰?shì)圖中提取結(jié)區(qū)處的接觸電壓降，從而除以流經(jīng)電流得到接觸電阻大小。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種獲取平面型器件的接觸電阻的方法，包括以下步驟:
[0006]制作平面型器件；
[0007]對(duì)該平面型器件經(jīng)行表面電位分布進(jìn)行測(cè)量，該平面型器件處于電流流通狀態(tài)，器件結(jié)區(qū)形成一定的電壓降，采用測(cè)量的該電壓降除以流經(jīng)器件電流，從而精確計(jì)算出該平面型器件結(jié)區(qū)處接觸電阻的大小。
[0008]其中，對(duì)該平面型器件經(jīng)行表面電位分布進(jìn)行測(cè)量是通過開爾文顯微鏡的電勢(shì)掃描模式來實(shí)現(xiàn)的。
[0009]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的接觸電阻獲取方法具有以下有益效果:
[0010](I)利用本發(fā)明，通過運(yùn)用開爾文顯微鏡測(cè)量平面型器件的表面勢(shì)分布，能夠迅速準(zhǔn)確的獲取平面型薄膜晶體管源漏電極與溝道區(qū)之間的接觸電阻，以及二極管器件的電極與半導(dǎo)體層的接觸電阻;該方法簡(jiǎn)潔，有很好的物理依據(jù)；
[0011](2)利用本發(fā)明，通過利用獲取的平面型器件的接觸電阻，可以方便的考察接觸電阻與外加電壓、器件結(jié)構(gòu)和尺寸的關(guān)系，有利于器件設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出接觸電阻最小、性能最好的器件；
[0012](3)利用本發(fā)明，可以精確計(jì)算出平面型器件的接觸電阻，適于器件的模型化研究;本發(fā)明的方法理論合理，結(jié)果精確，簡(jiǎn)單易行，有利于優(yōu)化器件性能、建立完整的器件電學(xué)模型。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的獲取平面型器件的接觸電阻的方法的流程圖；
[0014]圖2為平面型器件結(jié)構(gòu)圖以及接觸電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)示意圖；
[0015]圖3為平面型器件開爾文顯微鏡的表面形貌圖；
[0016]圖4為平面型器件開爾文顯微鏡測(cè)量在不同工作狀態(tài)下的電勢(shì)分布圖；
[0017]圖5(a)和5(b)分別為平面型器件電學(xué)測(cè)試結(jié)果和開爾文顯微鏡電勢(shì)測(cè)試結(jié)果；
[0018]圖6(a)和6(b)分別為平面型器件電學(xué)測(cè)試結(jié)果和開爾文顯微鏡電勢(shì)測(cè)試結(jié)果；
[0019]圖7(a)和7(b)分別為利用本發(fā)明方法計(jì)算的平面型器件的接觸電阻與柵端電壓和漏端電壓的關(guān)系曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0021]本發(fā)明公開了一種獲取平面型器件的接觸電阻的方法，包括以下步驟:
[0022]制作平面型器件；
[0023]對(duì)該平面型器件經(jīng)行表面電位分布進(jìn)行測(cè)量，該平面型器件處于電流流通狀態(tài)，器件結(jié)區(qū)形成一定的電壓降，采用測(cè)量的該電壓降除以流經(jīng)器件電流，從而精確計(jì)算出該平面型器件結(jié)區(qū)處接觸電阻的大小。
[0024]作為優(yōu)選，對(duì)該平面型器件經(jīng)行表面電位分布進(jìn)行測(cè)量是通過開爾文顯微鏡的電勢(shì)掃描模式來實(shí)現(xiàn)的。
[0025]作為優(yōu)選，該平面型器件為多種異質(zhì)材料處于同一平面形成的接觸結(jié)垂直于平面的器件，例如該平面型器件為平面型晶體管，如平面型二極管、場(chǎng)效應(yīng)管等。進(jìn)一步優(yōu)選，該平面型晶體管為器件縱向含有柵極且包含一層絕緣柵材料的晶體管;或者，該平面型晶體管為高阻材料作為襯底的平面型二極管。該異質(zhì)材料為形成歐姆接觸的不同材料。
[0026]作為優(yōu)選，制作平面型器件是在襯底上運(yùn)用掩膜技術(shù)，先生長(zhǎng)一種材料，再生長(zhǎng)其他材料。
[0027]作為優(yōu)選，測(cè)量的該電壓降為通過線性擬合法確定器件結(jié)區(qū)位置、并從開爾文顯微鏡測(cè)得的表面電勢(shì)圖中提取的器件結(jié)區(qū)的電壓降。其中，該線性擬合法通過直線擬合來確定該器件結(jié)區(qū)位置，即線性重合的位置。
[0028]作為優(yōu)選，該流經(jīng)器件電流為該器件的外接電路中電流表記錄的電流值。
[0029]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，如圖1所示，本發(fā)明的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，包括以下步驟:
[0030]步驟1:制作平面型器件，器件結(jié)構(gòu)圖以及接觸電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)示意圖如圖2。運(yùn)用開爾文顯微鏡掃描器件形貌如圖3，用穩(wěn)壓源給器件加一定電壓并測(cè)試器件電流，同時(shí)開爾文顯微鏡測(cè)量此時(shí)器件表面的電勢(shì)分布。
[0031 ] 步驟2:對(duì)該平面型器件經(jīng)行表面電位分布測(cè)量，平面型器件處于電流流通狀態(tài)，器件結(jié)區(qū)形成一定的電壓降，如圖4為平面型器件開爾文顯微鏡測(cè)量在不同工作狀態(tài)下的電勢(shì)分布圖；圖5、6為平面型器件電學(xué)測(cè)試結(jié)果和開爾文顯微鏡電勢(shì)測(cè)試結(jié)果。
[0032]步驟3:采用線性擬合的方法提取開爾文顯微鏡測(cè)得的電壓降，即運(yùn)用一條直線擬合來確定器件結(jié)區(qū)位置，與線性重合的位置為結(jié)區(qū)所在位置，并采用電壓降除以流經(jīng)器件電流，從而可精確地計(jì)算出平面型器件結(jié)區(qū)處接觸電阻大小，如圖7所示。
[0033]利用上述提供的運(yùn)用電位測(cè)量方法獲取平面型器件接觸電阻的方法，本發(fā)明可以測(cè)量不同材料接觸下，不同材料生長(zhǎng)條件下，平面型器件的接觸電阻大小，為器件設(shè)計(jì)者優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)和性能提供了指導(dǎo)。
[0034]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，包括以下步驟: 制作平面型器件； 對(duì)該平面型器件經(jīng)行表面電位分布進(jìn)行測(cè)量，該平面型器件處于電流流通狀態(tài)，器件結(jié)區(qū)形成一定的電壓降，采用測(cè)量的該電壓降除以流經(jīng)器件電流，從而精確計(jì)算出該平面型器件結(jié)區(qū)處接觸電阻的大小。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，對(duì)該平面型器件經(jīng)行表面電位分布進(jìn)行測(cè)量是通過開爾文顯微鏡的電勢(shì)掃描模式來實(shí)現(xiàn)的。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，該平面型器件為多種異質(zhì)材料處于同一平面形成的接觸結(jié)垂直于平面的器件。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，該平面型器件為平面型晶體管。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，該平面型晶體管為器件縱向含有柵極且包含一層絕緣柵材料的晶體管;或者，該平面型晶體管為高阻材料作為襯底的平面型二極管。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，該異質(zhì)材料為形成歐姆接觸的不同材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，制作平面型器件是在襯底上運(yùn)用掩膜技術(shù)，先生長(zhǎng)一種材料，再生長(zhǎng)其他材料。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，測(cè)量的該電壓降為通過線性擬合法確定器件結(jié)區(qū)位置、并從開爾文顯微鏡測(cè)得的表面電勢(shì)圖中提取的器件結(jié)區(qū)的電壓降。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，該線性擬合法通過直線擬合來確定該器件結(jié)區(qū)位置，即線性重合的位置。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，該流經(jīng)器件電流為該器件的外接電路中電流表記錄的電流值。
【專利摘要】一種獲取平面型器件的接觸電阻的方法，包括：運(yùn)用電位測(cè)量方法獲取平面型器件接觸電阻；在該表面電位分布測(cè)量中，平面型器件處于電流流通狀態(tài)，器件的結(jié)區(qū)形成一定的電壓降，采用線性擬合的方法提取開爾文顯微鏡測(cè)得的電壓降，并采用電壓降除以流經(jīng)器件電流，從而可精確地計(jì)算出平面型器件結(jié)區(qū)處的接觸電阻大小。利用本發(fā)明，可以精確測(cè)量平面型器件的接觸電阻，適于薄膜晶體管和二極管等器件的接觸電阻測(cè)量實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明理論合理，結(jié)果精確，簡(jiǎn)單易行，有利于優(yōu)化器件性能、建立完整的器件電學(xué)模型。
【IPC分類】G01R27/08
【公開號(hào)】CN105510717
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510993661
【發(fā)明人】徐光偉, 韓志恒, 王偉, 陸叢研, 汪令飛, 李泠, 劉明
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日