一種獲取共面型薄膜晶體管接觸電阻的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種獲取共面型薄膜晶體管接觸電阻的方法，該方法包括：在共面型薄膜晶體管溝道區(qū)和源漏電極之間建立傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)模型；在該傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)模型中，傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)被分為兩段，其中源電極或漏電極上方部分作為第I段，源電極或漏電極側(cè)邊部分作為第II段；計(jì)算第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻，以此作為第II段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的邊界條件，然后計(jì)算兩段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的總體等效電阻，作為共面型薄膜晶體管源漏電極與溝道區(qū)之間接觸電阻。利用本發(fā)明，可以精確擬合計(jì)算薄膜晶體管的接觸電阻，適于薄膜晶體管的模型化研究。本發(fā)明理論合理，結(jié)果精確，簡(jiǎn)單易行，有利于建立完整的薄膜晶體管模型。
【專利說(shuō)明】一種獲取共面型薄膜晶體管接觸電阻的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體電子器件的建模仿真【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種獲取共面型薄膜 晶體管源漏電極與溝道區(qū)之間接觸電阻的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)、氧化物半導(dǎo)體器件具有柔性、透明、低成本、可大面積制造等優(yōu)點(diǎn)，有廣闊的 應(yīng)用前景。經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展，有機(jī)、氧化物半導(dǎo)體器件的理論逐步趨于成熟，器件性能也 在不斷提升。國(guó)外已經(jīng)開始出現(xiàn)柔性、透明、可印刷制造的射頻電子標(biāo)簽等低端應(yīng)用產(chǎn)品。 基于有機(jī)、氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管，是柔性、透明電子電路中最核心的元件，其器件性 能不斷提升，器件遷移率可達(dá)到〇. 1?10cm2/VS，器件工作電壓可降低到5V左右。
[0003] -般，在制作集成電路之前，要使用計(jì)算機(jī)仿真的方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的可行性。這 需要對(duì)器件建立一個(gè)器件模型，來(lái)仿真器件在電路中的電學(xué)行為。隨著器件的尺寸下降，器 件溝道電阻降低，源漏電極與溝道之間的接觸電阻，相對(duì)于源漏電極之間的總體電阻來(lái)說(shuō)， 變得很大，會(huì)嚴(yán)重影響有機(jī)薄膜晶體管的性能。
[0004] 在設(shè)計(jì)基于薄膜晶體管的集成電路時(shí)，必須考慮接接觸電阻對(duì)器件性能及電路性 能的影響。器件試驗(yàn)工作者，已經(jīng)完成了很多薄膜晶體管的接觸電阻的測(cè)量工作，但還沒有 一個(gè)完整的器件模型來(lái)描述接觸電阻及其與器件結(jié)構(gòu)的關(guān)系。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] (一）要解決的技術(shù)問題
[0006] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的主要目的在于提供一種獲取共面型薄膜 晶體管接觸電阻的方法，以運(yùn)用傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)，建立共面型薄膜晶體管中的接觸電阻模 型，進(jìn)而獲取共面型薄膜晶體管源漏電極與溝道區(qū)之間接觸電阻。
[0007] (二）技術(shù)方案
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種獲取共面型薄膜晶體管接觸電阻的方法，該 方法包括：
[0009] 在共面型薄膜晶體管溝道區(qū)和源漏電極之間建立傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)模型；在該傳輸 線電阻網(wǎng)絡(luò)模型中，傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)被分為兩段，其中源電極或漏電極上方部分作為第I 段，源電極或漏電極側(cè)邊部分作為第II段；
[0010] 計(jì)算第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻，以此作為第II段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的邊界 條件，然后計(jì)算兩段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的總體等效電阻，作為共面型薄膜晶體管源漏電極與 溝道區(qū)之間接觸電阻。
[0011] (三）有益效果
[0012] 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0013] 1、利用本發(fā)明，通過(guò)在薄膜晶體管溝道區(qū)和源漏電極之間建立傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)模 型，能夠迅速準(zhǔn)確的獲取共面型薄膜晶體管源漏電極與溝道區(qū)之間的接觸電阻，方法簡(jiǎn)潔， 有很好的物理依據(jù)。
[0014] 2、利用本發(fā)明，通過(guò)利用獲取的共面型薄膜晶體管源漏電極與溝道區(qū)之間的接觸 電阻，可以方便的考察接觸電阻與柵壓、器件結(jié)構(gòu)和尺寸的關(guān)系，有利于器件設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出 接觸電阻最小、性能最好的薄膜晶體管。
[0015] 3、利用本發(fā)明，可以精確擬合計(jì)算薄膜晶體管的接觸電阻，適于薄膜晶體管的模 型化研究。本發(fā)明理論合理，結(jié)果精確，簡(jiǎn)單易行，有利于建立完整的薄膜晶體管模型。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為依照本發(fā)明實(shí)施例的獲取共面型薄膜晶體管接觸電阻的方法流程圖；
[0017] 圖2為共面型薄膜晶體管的接觸電阻結(jié)構(gòu)，及溝道電流在漏電極附近發(fā)散注入漏 電極的不意圖；
[0018] 圖3為共面型薄膜晶體管接觸電阻的傳輸線模型示意圖；
[0019] 圖4為利用本發(fā)明方法建立的接觸電阻模型，計(jì)算得到的接觸電阻隨柵壓的Ve變 化，與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的接觸電阻隨柵壓的ve變化，進(jìn)行對(duì)比的結(jié)果；
[0020] 圖5為利用本發(fā)明方法建立的接觸電阻模型，計(jì)算得到的接觸電阻與源漏電極的 厚度、電極邊緣的角度和電極寬度之間的關(guān)系。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖，以漏電極與溝 道區(qū)之間的接觸電阻為例（源電極處的接觸電阻與此相同），對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0022] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的獲取共面型薄膜晶體管接觸電阻的方法，包括 以下步驟：
[0023] 步驟1 :在共面型薄膜晶體管溝道區(qū)和源漏電極之間建立傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)模型； 在該傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)模型中，傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)被分為兩段，其中源電極或漏電極上方部分 作為第I段，源電極或漏電極側(cè)邊部分作為第Π 段；
[0024] 步驟2 :計(jì)算第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻，以此作為第II段傳輸線電阻網(wǎng) 絡(luò)的邊界條件，然后計(jì)算兩段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的總體等效電阻，作為共面型薄膜晶體管源 漏電極與溝道區(qū)之間接觸電阻。
[0025] 其中，步驟1中所述共面型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2中，柵電極與源漏 電極在半導(dǎo)體層的同一側(cè)（面），故稱為共面型薄膜晶體管。圖2同時(shí)展示了，漏電極與溝 道區(qū)之間的電流分布。依據(jù)這樣的電流分布情況，本發(fā)明將這一區(qū)域用一個(gè)等效的電阻網(wǎng) 絡(luò)模型（即傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)模型）來(lái)描述，如圖3所示。該傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)模型可以分為 兩部分：漏電極上部區(qū)域作為第I段和漏電極側(cè)面區(qū)域作為第II段。對(duì)于這樣的傳輸線電 阻網(wǎng)絡(luò)模型，本發(fā)明采用分步求解，先計(jì)算第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻，以此作為第 II段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的邊界條件，然后計(jì)算兩段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的總體等效電阻，作為共 面型薄膜晶體管源漏電極與溝道區(qū)之間接觸電阻。
[0026] 如圖3所示，對(duì)于漏電極上部第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)，本發(fā)明根據(jù)傳輸線模型的 電流電壓關(guān)系式，可以得到漏電極上部第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)沿圖3中的方向X'的電流 Γ (X')和電壓V' (X')滿足的傳輸線方程：
[0027]

【權(quán)利要求】
1. 一種獲取共面型薄膜晶體管接觸電阻的方法，其特征在于，該方法包括： 在共面型薄膜晶體管溝道區(qū)和源漏電極之間建立傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)模型；在該傳輸線電 阻網(wǎng)絡(luò)模型中，傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)被分為兩段，其中源電極或漏電極上方部分作為第I段，源 電極或漏電極側(cè)邊部分作為第II段； 計(jì)算第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻，以此作為第Π 段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的邊界條 件，然后計(jì)算兩段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的總體等效電阻，作為共面型薄膜晶體管源漏電極與溝 道區(qū)之間接觸電阻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取共面型薄膜晶體管接觸電阻的方法，其特征在于，所述 共面型薄膜晶體管，是柵電極與源漏電極在半導(dǎo)體層的同一側(cè)或同一面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取共面型薄膜晶體管接觸電阻的方法，其特征在于，所述 計(jì)算第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻，包括： 根據(jù)傳輸線模型的電流電壓關(guān)系式，得到所述第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的電流Γ (X') 和電壓V' (X')滿足的傳輸線方程：
(公式1) 及其滿足的邊界條件， Γ (Lc) = 0 (公式 2) 其中，rbeff' = p/d是電流沿源電極或漏電極上部在半導(dǎo)體層內(nèi)流動(dòng)遇到的橫向電 阻，rMff' = Pd+r。是電流從源電極或漏電極上部的半導(dǎo)體層注入到源電極或漏電極中遇 到的垂直方向體電阻和面接觸電阻，P是有機(jī)半導(dǎo)體材料的體電阻，d是有機(jī)半導(dǎo)體層的 厚度，r。是源電極或漏電極與有機(jī)半導(dǎo)體界面的面接觸電阻，L。為漏電極的長(zhǎng)度； 求解方程，得到從源電極或漏電極邊緣處看上去的第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻 為： Rc' =V(0)' /1(0)' =L/ rbeff' coth(Lc/L/ )(公式 3) 其中，LT - rceff /rbeff 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的獲取共面型薄膜晶體管接觸電阻的方法，其特征在于，所述 計(jì)算兩段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的總體等效電阻，作為共面型薄膜晶體管源漏電極與溝道區(qū)之間 接觸電阻，包括： 將計(jì)算得到的第I段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電阻作為第Π 段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的邊界 條件，即 V(h)/I(h) = Rc/ (公式 4) 其中，h是漏電極的厚度；于是，兩段傳輸線電阻網(wǎng)絡(luò)的總體等效電阻為：
(公式5) 其中,LT2 = = p /Lssin α表示電流沿漏電極側(cè)壁向上流動(dòng)遇到的電阻， rceff = (rd/h) Ls/2+r。表示電流從漏電流側(cè)壁注入電極遇到的電阻；& = 'μ￡〇χψ(να -Fr) 是單位長(zhǎng)度的溝道電阻，μ是有機(jī)半導(dǎo)體的載流子遷移率，CM是柵介質(zhì)層單位面積電容，W 是薄膜晶體管的溝道寬度，\為柵極電壓，VT為閾值電壓；Ls是漏電極側(cè)壁電流發(fā)散區(qū)域的 等效長(zhǎng)度，α是漏電極側(cè)壁的傾斜角度； 但是，Ls是一個(gè)未知變量，并不知道溝道電流是從何處開始發(fā)散的，為此，通過(guò)改變Ls 的大小，能夠獲得的最小的接觸電阻的值，即認(rèn)為是實(shí)際的接觸電阻值；最終，得到的共面 型薄膜晶體管源漏電極與溝道區(qū)之間接觸電阻為： Rc = min{Rc(Ls)}(公式 6)。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104156526SQ201410392246
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】王偉, 李泠, 徐光偉, 王龍, 陸叢研, 姬濯宇, 劉明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所