[發(fā)明專利]金屬半導(dǎo)體接觸的非線性傳輸線模型及參數(shù)的擬合方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410258872.8
• 申請日: 2014-06-12
• 公開（公告）號: CN104035017A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何凱;陳星;李楊;張勤耀;王建新;林春;周松敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 郭英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)性能的檢測和表征領(lǐng)域，具體地說，是檢測非線性金屬半導(dǎo)體接觸的物理參數(shù)，通過測量半導(dǎo)體薄膜材料上兩個矩形金屬電極間的I-V曲線，然后利用非線性傳輸線模型擬合金屬半導(dǎo)體接觸的物理參數(shù)。

背景技術(shù)

由于金屬半導(dǎo)體接觸在直流、微波應(yīng)用及其作為其他半導(dǎo)體器件的組成部分等方面的重要性，使其得到了廣泛的研究。金屬半導(dǎo)體之間存在的接觸電阻會影響半導(dǎo)體器件的噪聲頻率特性、輸出功率、熱穩(wěn)定性及其可靠性。因此，精確描述金屬半導(dǎo)體之間的接觸電阻已經(jīng)成為評價半導(dǎo)體器件性能的一個重要方面。

現(xiàn)在關(guān)于接觸電阻的測量方法一般采用線性傳輸線模型(見圖1(a)，D.K.Schroder,Semiconductor?Material?and?Device,John?Wiley&Sons,New?York,1990)。因為金屬與重摻雜的半導(dǎo)體之間能夠形成比較好的歐姆接觸，其I-V特性基本呈線性，所以線性傳輸線模型能夠精確地描述上述情形中的金屬半導(dǎo)體接觸的電學(xué)特性。但在實際的半導(dǎo)體器件的制備過程中，并不是所有金屬半導(dǎo)體接觸都能夠通過重摻雜來實現(xiàn)歐姆接觸，例如p型的寬禁帶材料GaN和p型的窄禁帶材料HgCdTe。由于能帶結(jié)構(gòu)和界面態(tài)的存在使得上述半導(dǎo)體材料和金屬之間存在一個有整流效應(yīng)的肖特基結(jié)，從而會對半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性產(chǎn)生影響，因此精確描述非線性金屬半導(dǎo)體接觸對于半導(dǎo)體器件性能的表征是至關(guān)重要的。單一的接觸電阻已經(jīng)不能準確的描述非線性金屬半導(dǎo)體接觸的電學(xué)特性。為此，一種結(jié)合金屬半導(dǎo)體接觸整流效應(yīng)的非線性傳輸線模型和相應(yīng)的參數(shù)擬合算法將為非線性金屬半導(dǎo)體接觸的電學(xué)特性的精確描述提供新的途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于根據(jù)結(jié)合了金屬半導(dǎo)體接觸整流效應(yīng)的非線性傳輸線模型，建立一種非線性金屬半導(dǎo)體接觸物理參數(shù)的擬合方法。

本發(fā)明的理論模型和數(shù)值計算方法：

附圖1(b)給出了一個長度為L的電極的非線性傳輸線模型示意圖。電流由x＝0處流入電極，V(x)和I(x)為電極上的電壓和電流分布，J(x)為在x處從半導(dǎo)體流入金屬電極的電流密度。

用于描述歐姆接觸的線性傳輸線模型的核心假設(shè)就是金屬與半導(dǎo)體之間的接觸為電阻特性，可以用一恒定的比接觸電阻ρ_c(Ω·cm²)來表征。為了描述金屬半導(dǎo)體接觸的非線性特性，我們將一個肖特基結(jié)與線性模型中的比接觸電阻串聯(lián)起來(見附圖1)，肖特基結(jié)體現(xiàn)了金屬半導(dǎo)體接觸的整流效應(yīng)，用J(V_s)表示；新模型中的電阻ρ_c體現(xiàn)了由于界面氧化或退火工藝所引入的影響。因此，電極上的電壓分布V(x)可以表示為

V(x)＝V_s(x)+ρ_cJ(V_s(x))??????????(1)

其中V_s(x)表示肖特基結(jié)上的偏壓。

當(dāng)電極寬度w足夠大的時候，電極下的電壓和電流分布可以用一維的微分方程組描述，

dVdχ=-ρskwIdIdχ=-wJ(V)---(2)]]>