[發(fā)明專利]一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的遷移率測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910365027.3
• 申請(qǐng)日: 2019-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN110221188A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉川;陳子豪;陳昌東;胡素娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 陳偉斌

1.一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的遷移率測(cè)量方法，其特征在于，包括有以下步驟：

S1:在待測(cè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極、柵極分別加上電壓，源極接地，進(jìn)行輸出特性曲線和轉(zhuǎn)移特性曲線測(cè)量；

S2:通過兩根探針對(duì)待測(cè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道進(jìn)行對(duì)地電勢(shì)的測(cè)量，所述兩根探針的位置相對(duì)溝道中點(diǎn)距離相等；

S3:結(jié)合轉(zhuǎn)移特性曲線以及兩根探針的電勢(shì)和距離，得到遷移率μ為

其中，I_D為源極漏極之間的電流，V_G為柵極電壓，W為溝道寬度，C_i為介電層的單位面積電容，x₁和x₂為所述的溝道中兩個(gè)探針的位置坐標(biāo)，V₁和V₂分別為兩個(gè)探針的測(cè)量到的對(duì)地電勢(shì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的遷移率測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S3中，遷移率μ公式的推導(dǎo)包括以下步驟：

S31：傳統(tǒng)的電流模型中，電流包括漂移電流和擴(kuò)散電流，電流密度的公式為

其中μ_n為電子的遷移率，E_n為電場(chǎng)強(qiáng)度，n為電子的濃度，q為元電荷的電荷量，D_n為電子的擴(kuò)散系數(shù)；

S32：記溝道長度方向?yàn)閤軸方向，電勢(shì)記為V_x，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中V_x為坐標(biāo)x的函數(shù)；E_x為溝道中坐標(biāo)為x的漂移電場(chǎng)強(qiáng)度，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中E_x為坐標(biāo)x的函數(shù)，場(chǎng)效應(yīng)晶體管中源漏電流為I_d，柵極電壓超過閾值電壓時(shí)，忽略擴(kuò)散電流，則電流用以下公式描述；

式中，柵電壓為V_G，溝道長度L，溝道寬度W，實(shí)際場(chǎng)效應(yīng)晶體管中遷移率受到電場(chǎng)和電勢(shì)的影響，所以μ＝μ(V_x，E_x)，單位面積電容C_i，則溝道上坐標(biāo)為x的一點(diǎn)處，積累的電荷為C_i(V_G-V_x)，漂移電場(chǎng)為

S33：對(duì)于溝道中心的點(diǎn)，溝道中心的電場(chǎng)和電勢(shì)為：

E_mid為溝道中心的電場(chǎng)，V_mid為溝道中心的電勢(shì)，電場(chǎng)和電勢(shì)可以通過距離溝道中心距離相等的兩點(diǎn)x₂，x₁來計(jì)算；

S34：用步驟S33中的兩式去替換V_x和E_x，在線性區(qū)由于V_G＞＞V_x，忽略V_x，E_x則可以放到求導(dǎo)符號(hào)外，得到

得到遷移率μ的計(jì)算公式。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的遷移率測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S3中轉(zhuǎn)移特性曲線的測(cè)量過程中，漏極電壓的設(shè)定范圍在0V到柵極所加的電壓之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的遷移率測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S2中探針與溝道接觸的面積不大于溝道面積的尺度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的遷移率測(cè)量方法，其特征在于，所述溝道的長度不小于100微米。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的遷移率測(cè)量方法，其特征在于，所述待測(cè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管形態(tài)為薄膜結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的遷移率測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S2中探針在溝道上的位置為在溝道長度方向上的兩個(gè)三等分點(diǎn)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的遷移率測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S2中探針與溝道的接觸為歐姆接觸。