[发明专利]一种欧姆接触电极有效宽度的计算和判定方法

摘要

本发明公开了一种欧姆接触电极有效宽度的计算和判定方法。本发明通过设计电极线布局、测量以及计算的方式获得电极有效宽度数值，从而在有效节省电极布局空间的同时保证芯片电极间饱和电流大小不受影响。本发明引入衡量因子k(＝RV/RC)，选取k值曲线变化率最大位置(即取最大值)对应的电极宽度值作为芯片电极有效宽度值(wE)。本专利申请为半导体芯片研究和生产的科研工作者在设计芯片电极布局时提供技术参考，为了获得芯片目标饱和电流值，如何设计制作欧姆接触电极和计算得到有效电极宽度，最后如何获得最合理的电极宽度设计值。

主权项

1.一种欧姆接触电极有效宽度的计算和判定方法，具体步骤如下：步骤1:电极设计与制作在半导体材料表面上制作一系列长度l、宽度w相同，间距d不同的电极线；将电极线标记为1、2···n‑1、n、n+1···共N个，电极线之间的距离对应标记为d(1,2)、d(2,3)···d(n‑1，n)、d(n,n+1)···；步骤2:理论基础建模当给两欧姆接触电极施加电压时，根据电路基本均匀传输线方程可以得到电压u与电流i在x方向的分布：其中，RSK为欧姆接触区域材料的方块电阻；ρc为欧姆接触的比接触电阻率；l为电极长度；该方程通解为：其中，A、B均为常系数，边界条件为:因此，该欧姆接触电极的总电阻RC可以表达如下：进一步的，引入横向等效电阻RH，纵向等效电阻RV，二者共同构成RC，分别表示为：引入衡量因子k＝RV/RC，其具体表达式如式6；式6取的最大值，可用式7求解：解得电极有效宽度值wE的表达式如下式8：即已知比接触电阻率和材料本身方块电阻，即可依据本专利内容获得电极有效宽度设计值；步骤3:实验数据获得步骤3‑1：测量每相邻电极的I‑V特性，得到电极1和电极2间的电阻为R(1,2)，电极2和电极3间的电阻为R(2,3)···电极n‑1和电极n间的电阻为R(n‑1,n)···共可得到N‑1个数据；步骤3‑2：测量相隔电极，即中间间隔一个电极的I‑V特性，得到电极1和电极3的间电阻为R(1,3)，电极2和电极4的间电阻为R(2,4)···电极n‑1和电极n+1间的电阻为R(n‑1,n+1)···共可得到N‑2个数据；步骤4:数据计算与处理步骤4‑1：获取RC在测试两相邻电极的I‑V特性时，根据式4推导，测量所得总电阻R(n,n+1)可表示为:其中，RS(n)为第n与n+1个电极之间非欧姆接触区域的总电阻；RSK为欧姆接触区域材料的方块电阻；RSH为非欧姆接触区域半导体材料的方块电阻；w为电极宽度；l为电极长度；d(n,n+1)为第n与n+1个电极的间距长度；ρc为欧姆接触的比接触电阻率；从式9可知，测试两相邻电极时，其他参数固定的情况下，所得电阻R与其间距d成线性关系，故将步骤3‐1得到的N‑1个数据绘制在电阻‐间距(R‑d)图像中，便可通过线性拟合得到RSH/l；进而可通过式9求出每个绘制点对应的RC，得到(N‑1)个RC值，如下所示：取所有RC的平均值：步骤4‑2：获取RV在测试两间隔电极的I‑V特性时，测量所得总电阻R(n‑1,n+1)可表示为:R(n‑1，n+1)＝RC+RS(n‑1)+2RH+RS(n)+RC＝4RC+RS(n‑1)+RS(n)‑2RV  式12而由式9可得：R(n‑1，n)＝2RC+RS(n‑1)   式13R(n，n+1)＝2RC+RS(n)  式14则可以求得RV：通过步骤3获得的数据计算出得到(N‑2)个RV值，表示如下：取所有RV的平均值：步骤4‐3：计算电极有效宽度wE将上述过程获得的与代入等式6，求得的值，再结合式8，便可获得有效电极宽度w_E；步骤5:结果分析与应用由式9可得电流与有效电极宽度的关系表达式:根据上式，结合已知比接触电阻率、材料方块电阻以及计算得到的电极有效宽度值，可以进一步拟定对应的电极长度l和电极间距d，进而完全确定电极布局参数。