基于垂直测试图形的有源区方块电阻测试方法技术

本发明专利技术公开了一种基于垂直测试图形的有源区方块电阻测试方法。其方案是：1.制备一组横向与纵向垂直交叉的欧姆接触测试图形，横向测试图形中包括第一电极、第三电极，纵向测试图形中包括第二电极、第四电极；设该横向与纵向测试图形的交叉处为矩形有源区；2.分别测试横向测试图形中第一电极与第三电极之间的电阻值；纵向测试图形中第二电极与第四电极之间的电阻值；3.将纵向测试图形所得到的电阻值乘以系数L/W与横向测试图形所得的电阻值做差，将差值结果除以1‑L/W，得到测试图形中有源区的方块电阻，L和W分别为矩形有源区的长度和宽度。本发明专利技术测试图形易制作，测试速度快，结果准确可靠，可用于高电子迁移率异质结晶体管制作。

Test method of square resistance in active region based on vertical test pattern

The invention discloses an active area block resistance testing method based on a vertical test pattern. The solution is: ohmic contact test pattern 1. preparing a set of horizontal and vertical angles, comprising a first electrode and a third electrode transverse test pattern, including second electrodes and fourth electrode longitudinal test pattern; at the intersection with the horizontal and vertical test pattern for rectangular active region; 2. respectively between the first electrode resistance test and the third electrode test pattern in horizontal value; resistance between the second electrode and the fourth electrode value of longitudinal test pattern; resistance of 3. longitudinal resistance test pattern obtained multiplied by the coefficient L/W and transverse test pattern value obtained by subtracting the difference divided by 1 L/W, square resistance test pattern in the active region L and W, respectively. The length and width of the rectangle of the active region. The test pattern of the invention is easy to fabricate, has fast testing speed, accurate and reliable results, and can be used for making high electron mobility heterogeneous crystal tubes.

【技术实现步骤摘要】
基于垂直测试图形的有源区方块电阻测试方法
本专利技术属于微电子领域，特别涉及一种有源区方块电阻的测试方法，可用于对器件的性能及可靠性评估。
技术介绍
GaN材料相比以Si为代表的第一代半导体材料以及以GaAs为代表的第二代半导体材料具有禁带宽度大、击穿电场高、耐高温、抗腐蚀等优势，成为第三代半导体材料的典型代表。特别是与AlGaN等材料形成的异质结构晶体管，在异质结界面处存在高浓度、高电子迁移率的二维电子气，因而具有工作电流大、工作速度快等优点，在高频、高功率领域具有巨大的优势和广泛的应用前景。近年来，相关器件已经成为国际国内的研究热点，部分已经实现商业化应用。方块电阻是表征材料与器件好坏的一个重要参数。目前通常测量方块电阻的方法为用扩展电阻法、二探针法或四探针法结合万用表测试半导体体材料方块电阻。采用探针法会出现几个问题：第一，如果方块电阻本身阻值比较小以及万用表本身的性能差，就会出现读数不稳和测不准的结果；第二探针头针状电极容易破坏被测试的半导体材料表面。因此，如何高精度地测量有源区的方块电阻成为了一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于垂直测试图形的有源区方块电阻测试方法，以提高测量的准确率，进而提高电子迁移率异质结晶体管的性能。为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下步骤：(1)制备有源区方块电阻测试图形：(1a)在半导体体材料上淀积金属电极；(1b)采用高温退火的方法制备出一组垂直交叉的横向测试图形和纵向测试图形，横向测试图形与纵向测试图形交叉处为一矩形有源区测试图形，横向和纵向测试图形包括两个欧姆电极，其中：横向测试图形中的两个欧姆电极分别为：长度均为a的第一电极和第三电极，第一电极与矩形有源区的距离为L15，第三电极与矩形有源区距离为L53；纵向测试图形中的两个欧姆电极分别为：长度均为a的第二电极和第四电极，第二电极与矩形有源区距离为L25，第四电极与矩形有源区距离为L54；矩形有源区长度为L，宽度为W，且L≠W，L25＝L15，L54＝L53；(2)有源区方块电阻的测量：(2a)在横向测试图形的第一电极与第三电极之间施加偏置电压，并在回路中串联电流表，读取电流表的值，利用I-V关系计算得到第一电极与第三电极之间的电阻值RL1：RL1＝V1/I1；其中RL1为横向测试图形中第一电极与第三电极之间的电阻值，V1为横向测试图形中第一电极与第三电极上所加的电压，I1为横向测试图形中由第一电极、第三电极及有源区所构成的回路中的电流值；(2b)在纵向测试图形的第二电极与第四电极之间施加偏置电压，并在回路中串联电流表，读取电流表的值，利用I-V关系计算得到第二电极与第四电极之间的电阻值RL2：RL2＝V2/I2；其中RL2为纵向测试图形中第二电极与第四电极之间的电阻值，V2为纵向测试图形中第二电极与第四电极上所加的电压，I2为纵向测试图形中由第二电极、第四电极及有源区所构成的回路中的电流值；(2c)根据(2a)和(2b)中所测得的两个电阻值RL1和RL2，构建测试图形的有源区的方块电阻计算公式：Rsh＝(RL2L/W-RL1)/(1-L/W)。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1)测试图形制作方法简便传统传输线模型在制作欧姆接触测试图形时，必须通过台面刻蚀制作多个欧姆接触电极，工艺复杂，本专利技术仅需要制备一组横向纵向交叉垂直的测试图形，测试图形简单，测试方法快速方便。2)方块电阻测试值误差小在有源区方块电阻较小时，使用传统的探针法结合万用表测量时，由于万用表本身的性能等因素，用万用表就会存在读数不稳和测不准的情况。使用本专利技术的测试方法，只需要通过测试的电阻值通过数学计算可直接获得有源区方块电阻的值得大小。附图说明图1为本专利技术的实现流程图；图2是现有测试图形的剖面结构示意图；图3是本专利技术中测试图形的顶视示意图；图4是现有的矩形传输线模型原理图；图5是本专利技术中横向测试电阻值的电路原理图；图6是本专利技术中纵向测试电阻值的电路原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。参照图1，本专利技术进行有源区方块电阻测试的步骤如下：步骤A，制作有源区方块电阻的测试图形。参照图2，本步骤根据现有的测试图形的剖面结构制备有源区方块电阻的测试图形，其步骤如下：1a)设置测试图形的结构：其自下而上依次为衬底层，氮化镓缓冲层和铝镓氮势垒层；1b)在铝镓氮势垒层体材料上依次淀积金属电极；1c)采用高温退火的方法制备出一组相互垂直的横向测试图形和纵向测试图形，每种测试图形包括两个欧姆电极，其中：横向测试图形中的两个欧姆电极分别为：长度均为a的第一电极、第三电极，第一电极与矩形有源区距离为L15，第三电极与矩形有源区距离为L53；纵向测试图形中的两个欧姆电极分别为：长度均为a的第二电极、第四电极，第二电极与矩形有源区距离为L25，第四电极与矩形有源区距离为L54；矩形有源区长度为L，宽度为W，且L≠W，L25＝L15，L53＝L54，a＞0，L＞0，W＞0。步骤2，测试横向测试图形的第一电极与第三电极之间的电阻值。参照图5的电阻测试原理图，在横向测试图形的第一电极与第三电极之间施加偏置电压，并在回路中串联电流表，读取电流表的值，利用I-V关系计算得到第一电极与第三电极之间的电阻值RL1：RL1＝V1/I1；其中RL1为横向测试图形中第一电极与第三电极之间的电阻值，V1为横向测试图形中第一电极与第三电极上所加的电压，I1为横向测试图形中由第一电极、第三电极及有源区所构成的回路中的电流值。步骤3，测试纵向测试图形的第二电极与第四电极之间的电阻值。参照图6的电阻测试原理图，在纵向测试图形的第二电极与第四电极之间施加偏置电压，并在回路中串联电流表，读取电流表的值，利用I-V关系计算得到第二电极与第四电极之间的电阻值RL2：RL2＝V2/I2；其中RL2为纵向测试图形中第二电极与第四电极之间的电阻值，V2为纵向测试图形中第二电极与第四电极上所加的电压，I2为纵向测试图形中由第二电极、第四电极及有源区所构成的回路中的电流值。步骤4，计算测试图形中有源区的方块电阻值。4a)根据图3，将横向测试图形中第一电极和第三电极之间的电阻值表示为：RL1＝RA1+RA15+RA5+RA53+RA3，其中，RA1为横向测试图形中第一电极的电阻值，RA15为横向测试图形中第一电极与矩形有源区之间的电阻值，RA5为横向测试图形中矩形有源区下方的电阻值，RA53为横向测试图形中第三电极与矩形有源区之间的电阻值，RA3为横向测试图形中第三电极的电阻值；4b)根据图3，将纵向测试图形中第二电极和第四电极之间的电阻值表示为：RL2＝RB2+RB25+RB5+RB54+RB4，其中，RB2为纵向测试图形中第二电极的电阻值，RB25为纵向测试图形中第二电极与矩形有源区之间的电阻值，RB5为纵向测试图形中矩形有源区下方的电阻值，RB54为纵向测试图形中第四电极与矩形有源区之间的电阻值，RB4为纵向测试图形中第四电极的电阻值，4c)计算横纵两种测试图形中各部分电阻值：4c1)根据矩形传输线模型的电阻值计算公式，计算横向测试图形各部分电阻：如图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于垂直测试图形的有源区方块电阻测试方法，包括如下步骤：(1)制备有源区方块电阻测试图形：(1a)在半导体体材料上淀积金属电极；(1b)采用高温退火的方法制备出一组垂直交叉的横向测试图形和纵向测试图形，横向测试图形与纵向测试图形交叉处为一矩形有源区测试图形，横向和纵向测试图形包括两个欧姆电极，其中：横向测试图形中的两个欧姆电极分别为：长度均为a的第一电极和第三电极，第一电极与矩形有源区的距离为L

【技术特征摘要】
1.基于垂直测试图形的有源区方块电阻测试方法，包括如下步骤：(1)制备有源区方块电阻测试图形：(1a)在半导体体材料上淀积金属电极；(1b)采用高温退火的方法制备出一组垂直交叉的横向测试图形和纵向测试图形，横向测试图形与纵向测试图形交叉处为一矩形有源区测试图形，横向和纵向测试图形包括两个欧姆电极，其中：横向测试图形中的两个欧姆电极分别为：长度均为a的第一电极和第三电极，第一电极与矩形有源区的距离为L15，第三电极与矩形有源区距离为L53；纵向测试图形中的两个欧姆电极分别为：长度均为a的第二电极和第四电极，第二电极与矩形有源区距离为L25，第四电极与矩形有源区距离为L54；矩形有源区长度为L，宽度为W，且L≠W，L25＝L15，L54＝L53；(2)有源区方块电阻的测量：(2a)在横向测试图形的第一电极与第三电极之间施加偏置电压，并在回路中串联电流表，读取电流表的值，利用I-V关系计算得到第一电极与第三电极之间的电阻值RL1：RL1＝V1/I1；其中RL1为横向测试图形中第一电极与第三电极之间的电阻值，V1为横向测试图形中第一电极与第三电极上所加的电压，I1为横向测试图形中由第一电极、第三电极及有源区所构成的回路中的电流值；(2b)在纵向测试图形的第二电极与第四电极之间施加偏置电压，并在回路中串联电流表，读取电流表的值，利用I-V关系计算得到第二电极与第四电极之间的电阻值RL2：RL2＝V2/I2；其中RL2为纵向测试图形中第二电极与第四电极之间的电阻值，V2为纵向测试图形中第二电极与第四电极上所加的电压，I2为纵向测试图形中由第二电极、第四电极及有源区所构成的回路中的电流值；(2c)根据(2a)和(2b)中所测得的两个电阻值RL1和RL2，构建测试图形的有源区的方块电阻计算公式：Rsh＝(RL2L/W-RL1)/(1-L/W)。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2c)中构建测试图形有源区的方块电阻计算公式，按如下步骤进行：(2c1)将横向测试图形中第一电极和第三电极之间的电阻值表示为：RL1＝RA1+RA15+RA5+RA53+RA3，其中，RA1为横向测试图形中第一电极的电阻值，RA15为横向测试图形中第一电极与矩形有源区之间的电阻值，RA5...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雪峰，李小炜，侯晓慧，王颖哲，王奥琛，王冲，马晓华，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61