[发明专利]HEMT器件欧姆接触区方块电阻的测试方法

权利要求书

1.一种HEMT器件欧姆接触区方块电阻的测试方法，包括如下步骤：

(1)制备欧姆接触测试图形：

在半导体材料上先淀积金属电极，再采用高温退火、台面隔离的方法制备出三组宽度相同的欧姆接触方块电阻测试图形，每种测试图形包括三个欧姆电极；

设第一组测试图形中的第一欧姆电极长度L₁₁、第二组测试图形中的第一欧姆电极长度L₂₁、第三组测试图形中的第一欧姆电极长度L₃₁三者相等，即L₁₁＝L₂₁＝L₃₁；

设第二组测试图形中的第二欧姆电极长度L₂₂是第一组测试图形中的第二欧姆电极长度L₁₂的α倍，即L₂₂＝αL₁₂；设第三组测试图形中第二电极长度是第一组测试图形中第二电极长度的β倍，即L₃₂＝βL₁₂，其中α＞0，β＞0，且α≠β≠1；

设第一组测试图形中第一欧姆电极与第二欧姆电极间距为L_1a，第二组测试图形中第一欧姆电极与第二欧姆电极间距为L_2a，第三组测试图形中第一欧姆电极与第二欧姆电极间距为L_3a；

设第一组测试图形中第二欧姆电极与第三欧姆电极间距为L_1b，第二组测试图形中第二欧姆电极与第三欧姆电极间距为L_2b，第三组测试图形中第二欧姆电极与第三欧姆电极间距为L_3b；

设第一组测试图形中的第三欧姆电极长度L₁₃、第二组测试图形中的第三欧姆电极长度L₂₃、第三组测试图形中的第三欧姆电极长度L₃₃三者相等，即L₁₃＝L₂₃＝L₃₃；

设三组测试图形中第一电极与第三电极之间的总距离为L，即L_1a+L_1b+L₁₂＝L，L_2a+L_2b+L₂₂＝L，L_3a+L_3b+L₃₂＝L，三组测试图形中每个电极的宽度均设计成W，其中L的值根据所测样片上电极图形长度测量得出，W的值根据所测样片上电极图形宽度测量得出；

(2)利用欧姆接触测试图形测量方块电阻：

(2a)在第一组测试图形的第一电极与第三电极之间施加偏置电压V₁，并在回路中串联电流表，读取电流表的值I₁，利用欧姆定律计算得到第一电极与第三电极之间的电阻值：R_L1＝V₁/I₁；

(2b)在第二组测试图形的第一电极与第三电极之间施加偏置电压V₂，并在回路中串联电流表，读取电流表的值I₂，利用欧姆定律计算得到第一电极与第三电极之间的电阻值：R_L2＝V₂/I₂；

(2c)在第三组测试图形的第一电极与第三电极之间施加偏置电压V₃，并在回路中串联电流表，读取电流表的值I₃，利用欧姆定律计算得到第一电极与第三电极之间的电阻值：R_L3＝V₃/I₃；

(2d)根据(2a)—(2c)所测得的三个电阻值R_L1，R_L2和R_L3，构建测试图形欧姆接触区的方块电阻计算公式：

(2e)将步骤(2a)中的R_L1的测量值，步骤(2b)中的R_L2的测量值和步骤(2c)中的R_L3的测量值，以及已知参数W、L、α、β、L₁₂均代入步骤(2d)中的R_shc的计算公式中，得到测试图形中欧姆接触区方块电阻R_shc的值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(2d)中构建测试图形欧姆接触区的方块电阻计算公式，按如下步骤进行：

(2d1)将第一组测试图形中第一电极和第三电极之间的电阻值表示为：

R_L1＝R_A1+R_A12+R_A2+R_A23+R_A3，

其中，R_A1为第一组测试图形中第一电极的电阻值，R_A12为第一组测试图形中第一电极与第二电极之间有源区的电阻值，R_A2为第一组测试图形中第二电极下方的电阻值，R_A23为第一组测试图形中第二电极与第三电极之间有源区的电阻值，R_A3为第一组测试图形中第三电极的电阻值；

(2d2)将第二组测试图形中第一电极和第三电极之间的电阻值表示为：

R_L2＝R_B1+R_B12+R_B2+R_B23+R_B3，

其中，R_B1为第二组测试图形中第一电极的电阻值，R_B12为第二组测试图形中第一电极与第二电极之间有源区电阻值，R_B2为第二组测试图形中第二电极下方的电阻值，R_B23为第二组测试图形中第二电极与第三电极之间有源区的电阻值，R_B3为第二组测试图形中第三电极的电阻值；

(2d3)将第三组测试图形中第一电极和第三电极之间的电阻值表示为：

R_L3＝R_C1+R_C12+R_C2+R_C23+R_C3，

其中，R_C1为第三组测试图形中第一电极的电阻值，R_C12为第三组测试图形中第一电极与第二电极之间有源区的电阻值，R_C2为第三组测试图形中第二电极下方的电阻值，R_C23为第三组测试图形中第二电极与第三电极之间有源区的电阻值，R_C3为第三组测试图形中第三电极的电阻值；

(2d4)根据三组测试图形中的第一电极尺寸相同、三组测试图形中的第三电极尺寸相同、三组测试图形中的第一电极与第三电极之间的电阻值之和相等的关系，得到三种测试图形各部分对应的电阻值关系：

R_A1＝R_B1＝R_C1，

R_A3＝R_B3＝R_C3，

R_A1+R_A3＝R_B1+R_B3＝R_C1+R_C3＝R_O，

其中，R_O是三组测试图形中的第一电极与第三电极的电阻值之和；

(2d5)定义第一组、第二组、第三组测试图形中第二电极下方的电阻R_A2，R_B2，和R_C2的计算公式分别为：

R_A2＝(R_shcL₁₂)/W，

R_B2＝(R_shcαL₁₂)/W，

R_C2＝(R_shcβL₁₂)/W，

其中，R_shc是测试图形中待求的欧姆接触区方块电阻，W为每组测试图形中的电极宽度，L₁₂为第一组测试图形中第二电极的长度，α，β，W，L₁₂为已知常数，α＞0，β＞0，且α≠β≠1；

(2d6)定义第一组、第二组、第三组测试图形中第一电极与第二电极下之间的有源区电阻R_A12，R_B12和R_C12的计算公式分别如下：

R_A12＝(R_shL_1a)/W，

R_B12＝(R_shL_2a)/W，

R_C12＝(R_shL_3a)/W，

其中R_sh是测试图形中待求的有源区方块电阻；

(2d7)定义第一组、第二组、第三组测试图形中第二电极与第三电极下之间的有源区电阻R_A23，R_B23和R_C23的计算公式分别如下：

R_A23＝(R_shL_1b)/W，

R_B23＝(R_shL_2b)/W，

R_C23＝(R_shL_2b)/W；

(2d8)将步骤(2d5)中的R_A2、步骤(2d6)中的R_A12和步骤(2d7)中的R_A23代入步骤(2d1)中的电阻表达式，得到第一组测试图形中第一电极与第三电极之间的电阻值表达式R_L1：

R_L1＝R_A1+(R_shL_1a)/W+(R_shcL₁₂)/W+(R_shL_1b)/W+R_A3；

(2d9)将步骤(2d5)中的R_B2、步骤(2d6)中的R_B12和(2d7)中的R_B23代入步骤(2d2)中的电阻表达式，得到第二组测试图形中第一电极与第三电极之间的电阻值表达式R_L2：

R_L2＝R_B1+(R_shL_2a)/W+(R_shcαL₁₂)/W+(R_shL_2b)/W+R_B3；

(2d10)将步骤(2d5)中的R_C2、步骤(2d6)中的R_C12和步骤(2d7)中的R_C23代入步骤(2d3)中的电阻表达式，得到第三组测试图形中第一电极与第三电极之间的电阻值表达式R_L3：

R_L3＝R_C1+(R_shL_3a)/W+(R_shcβL₁₂)/W+(R_shL_3b)/W+R_C3；

(2d11)联立步骤(2d8)和步骤(2d9)中的表达式，计算R_L2-αR_L1的差：R_L2-αR_L1＝(α-1)(R_O-R_shL₁₂/W)，对该差值表达式做变形整理得到三组测试图形中的第一电极与第三电极的电阻值之和R_O的表达式：

(2d12)将步骤(2d9)和步骤(2d8)的表达式作差，得到R_L2-R_L1的差值表达式：R_L2-R_L1＝(R_shc-R_sh)(α-1)L₁₂/W，对该差值表达式变形并整理得到欧姆接触区方块电阻R_shc和有源区方块电阻R_sh的关系：

(2d13)将步骤(2d11)中的R_O的表达式、步骤(2d12)中R_shc与R_sh的关系表达式代入步骤(2d10)的表达式中，得到有源区方块电阻R_sh表达式为：

(2d14)将步骤(2d13)中的R_sh表达式带回步骤(2d12)中的R_shc与R_sh的关系表达式中，得到R_shc的表达式为：