一種獲取平面型器件的接觸電阻的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體元件測量領域，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】
[0002]有機、氧化物、石墨烯等無序半導體器件具有低成本、柔性、透明、可大面積制造等優點，有廣闊的應用前景。經過近幾年的發展，有機、氧化物半導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簽、射頻識別卡和平板顯示驅動等低端應用產品已進入國內外市場。基于有機、氧化物、石墨烯半導體的薄膜晶體管，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，器件迀移率可達到0.1?10cm2/Vs。然而接觸電阻的影響，一直制約著其性能的進一步提高。因此更精確地測量器件的接觸電阻至關重要。
[0003]在設計基于薄膜晶體管和二極管的集成電路時，必須考慮接觸電阻對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化器件的接觸電阻。因此對于實驗工作者，如何實現精確的器件接觸電阻的測量是很有意義的。

【發明內容】

[0004]針對上述現有技術存在的不足，本發明的主要目的在于提供一種運用電位測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量平面器件的表面勢分布，再從表面勢圖中提取結區處的接觸電壓降，從而除以流經電流得到接觸電阻大小。
[0005]為實現上述目的，本發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]對該平面型器件經行表面電位分布進行測量，該平面型器件處于電流流通狀態，器件結區形成一定的電壓降，采用測量的該電壓降除以流經器件電流，從而精確計算出該平面型器件結區處接觸電阻的大小。
[0008]其中，對該平面型器件經行表面電位分布進行測量是通過開爾文顯微鏡的電勢掃描模式來實現的。
[0009]從上述技術方案可以看出，本發明的接觸電阻獲取方法具有以下有益效果:
[0010](I)利用本發明，通過運用開爾文顯微鏡測量平面型器件的表面勢分布，能夠迅速準確的獲取平面型薄膜晶體管源漏電極與溝道區之間的接觸電阻，以及二極管器件的電極與半導體層的接觸電阻;該方法簡潔，有很好的物理依據；
[0011](2)利用本發明，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、器件結構和尺寸的關系，有利于器件設計者設計出接觸電阻最小、性能最好的器件；
[0012](3)利用本發明，可以精確計算出平面型器件的接觸電阻，適于器件的模型化研究;本發明的方法理論合理，結果精確，簡單易行，有利于優化器件性能、建立完整的器件電學模型。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的獲取平面型器件的接觸電阻的方法的流程圖；
[0014]圖2為平面型器件結構圖以及接觸電阻測量實驗示意圖；
[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量在不同工作狀態下的電勢分布圖；
[0017]圖5(a)和5(b)分別為平面型器件電學測試結果和開爾文顯微鏡電勢測試結果；
[0018]圖6(a)和6(b)分別為平面型器件電學測試結果和開爾文顯微鏡電勢測試結果；
[0019]圖7(a)和7(b)分別為利用本發明方法計算的平面型器件的接觸電阻與柵端電壓和漏端電壓的關系曲線圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
[0021]本發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]對該平面型器件經行表面電位分布進行測量，該平面型器件處于電流流通狀態，器件結區形成一定的電壓降，采用測量的該電壓降除以流經器件電流，從而精確計算出該平面型器件結區處接觸電阻的大小。
[0024]作為優選，對該平面型器件經行表面電位分布進行測量是通過開爾文顯微鏡的電勢掃描模式來實現的。
[0025]作為優選，該平面型器件為多種異質材料處于同一平面形成的接觸結垂直于平面的器件，例如該平面型器件為平面型晶體管，如平面型二極管、場效應管等。進一步優選，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。該異質材料為形成歐姆接觸的不同材料。
[0026]作為優選，制作平面型器件是在襯底上運用掩膜技術，先生長一種材料，再生長其他材料。
[0027]作為優選，測量的該電壓降為通過線性擬合法確定器件結區位置、并從開爾文顯微鏡測得的表面電勢圖中提取的器件結區的電壓降。其中，該線性擬合法通過直線擬合來確定該器件結區位置，即線性重合的位置。
[0028]作為優選，該流經器件電流為該器件的外接電路中電流表記錄的電流值。
[0029]作為本發明的一個優選實施例，如圖1所示，本發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，器件結構圖以及接觸電阻測量實驗示意圖如圖2。運用開爾文顯微鏡掃描器件形貌如圖3，用穩壓源給器件加一定電壓并測試器件電流，同時開爾文顯微鏡測量此時器件表面的電勢分布。
[0031 ] 步驟2:對該平面型器件經行表面電位分布測量，平面型器件處于電流流通狀態，器件結區形成一定的電壓降，如圖4為平面型器件開爾文顯微鏡測量在不同工作狀態下的電勢分布圖；圖5、6為平面型器件電學測試結果和開爾文顯微鏡電勢測試結果。
[0032]步驟3:采用線性擬合的方法提取開爾文顯微鏡測得的電壓降，即運用一條直線擬合來確定器件結區位置，與線性重合的位置為結區所在位置，并采用電壓降除以流經器件電流，從而可精確地計算出平面型器件結區處接觸電阻大小，如圖7所示。
[0033]利用上述提供的運用電位測量方法獲取平面型器件接觸電阻的方法，本發明可以測量不同材料接觸下，不同材料生長條件下，平面型器件的接觸電阻大小，為器件設計者優化器件結構和性能提供了指導。
[0034]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
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； 對該平面型器件經行表面電位分布進行測量，該平面型器件處于電流流通狀態，器件結區形成一定的電壓降，采用測量的該電壓降除以流經器件電流，從而精確計算出該平面型器件結區處接觸電阻的大小。2.根據權利要求1所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，對該平面型器件經行表面電位分布進行測量是通過開爾文顯微鏡的電勢掃描模式來實現的。3.根據權利要求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材料處于同一平面形成的接觸結垂直于平面的器件。4.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求3所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，該異質材料為形成歐姆接觸的不同材料。7.根據權利要求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用掩膜技術，先生長一種材料，再生長其他材料。8.根據權利要求1所述的獲取平面型器件的接觸電阻的方法，其特征在于，測量的該電壓降為通過線性擬合法確定器件結區位置、并從開爾文顯微鏡測得的表面電勢圖中提取的器件結區的電壓降。9.根據權利要求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區位置，即線性重合的位置。10.根據權利要求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：運用電位測量方法獲取平面型器件接觸電阻；在該表面電位分布測量中，平面型器件處于電流流通狀態，器件的結區形成一定的電壓降，采用線性擬合的方法提取開爾文顯微鏡測得的電壓降，并采用電壓降除以流經器件電流，從而可精確地計算出平面型器件結區處的接觸電阻大小。利用本發明，可以精確測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量實驗。本發明理論合理，結果精確，簡單易行，有利于優化器件性能、建立完整的器件電學模型。
【IPC分類】G01R27/08
【公開號】CN105510717
【申請號】CN201510993661
【發明人】徐光偉, 韓志恒, 王偉, 陸叢研, 汪令飛, 李泠, 劉明
【申請人】中國科學院微電子研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月25日