專利名稱：雙極型晶體管的集電區(qū)本征方塊電阻的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測(cè)量電阻的測(cè)量結(jié)構(gòu)和測(cè)量方法，更涉及一種測(cè)量雙極型 晶體管集電區(qū)方塊電阻的測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
已知的雙極型晶體管的集電區(qū)方塊電阻測(cè)量結(jié)構(gòu)如圖1所示，該測(cè)量結(jié)構(gòu) 是工藝條件和集電區(qū)的工藝條件相同的兩端擴(kuò)散電阻。^沒計(jì)并測(cè)量具有不同長(zhǎng)
度L和寬度W的電阻，在電阻兩端加電壓V，并測(cè)量流經(jīng)該電阻的電流I。由 于這條路徑中的電阻R包含集電區(qū)的本征方塊電阻Rcc和非本征電阻Rcx,可 以由公式I^V/I-Rcd/W+Rcx擬合出如圖2所示的曲線，其中縱坐標(biāo)為R，橫 坐標(biāo)為L(zhǎng)/W，斜率為本征方塊電阻Rcc，截距為非本征電阻Rcx。
這種測(cè)量結(jié)構(gòu)中，僅僅是利用電阻來擬合，不能真正反應(yīng)雙極型晶體管在 工作狀態(tài)下的集電區(qū)的電阻

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出 一種雙極型晶體管的集電區(qū)本征方塊電阻的測(cè)量方法，能夠解 決上述問題。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出 一種雙極型晶體管的集電區(qū)本征方塊電阻 的測(cè)量方法，用于測(cè)量工作狀態(tài)的雙極型晶體管中的集電區(qū)本征方塊電阻Rsh 和非本征電阻Rx,雙極型晶體管包括發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，其中發(fā)射區(qū)包括 發(fā)射區(qū)金屬引出，基區(qū)包括基區(qū)金屬引出，集電區(qū)包括兩個(gè)集電區(qū)金屬引出， 包括以下步驟
a. 雙極型晶體管的發(fā)射區(qū)保持零偏壓，基區(qū)加第一電壓Vbe;
b. 集電區(qū)的兩個(gè)集電區(qū)金屬引出上分別加第二電壓Vce+AV、第三電壓 Vce-AV,并測(cè)量流經(jīng)集電區(qū)的電流I;
4c. 在多個(gè)具有相同長(zhǎng)度Lc和不同寬度Wc的集電區(qū)的雙極型晶體管上重復(fù) 步驟a和b;
d. 根據(jù)集電區(qū)的長(zhǎng)度Lc、寬度Wc和電流I的數(shù)值，由公式
2 A V/ △ I=Rsh*Lc/ △ Wc+Rx
以Lc/AWc為橫坐標(biāo)、2AV/AI為縱坐標(biāo)擬合出曲線，曲線的斜率為集電 區(qū)本征方塊電阻Rsh，截距為集電區(qū)的非本征電阻Rx，其中AI為兩次測(cè)量的電 流之差，AWc為集電區(qū)的寬度之差。
在步驟a中改變所述第一電壓Vbe,并重復(fù)步驟b d，得到第一電壓Vbe 的改變對(duì)集電區(qū)的本征方塊電阻Rsh的影響。
此外，固定集電區(qū)的寬度Wc，改變集電區(qū)的長(zhǎng)度Lc,也同樣可以利用公 式2 A V/ △ 1= Rsh* A Lc/ Wc+ Rx擬合出相應(yīng)的曲線，進(jìn)而得到集電區(qū)的本征方 塊電阻Rsh和非本征電阻Rx。
本發(fā)明通過將雙極型晶體管置于工作狀態(tài)下，較為精確地測(cè)得雙極型晶體 管工作狀態(tài)下集電區(qū)的本征方塊電阻，并能夠得知不同的輸入電壓Vbe對(duì)于集 電區(qū)本征方塊電阻的影響。


圖1所示為已知的雙極型晶體管的集電區(qū)電阻測(cè)量結(jié)構(gòu)； 圖2所示為根據(jù)已知測(cè)量結(jié)構(gòu)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)所擬和得到的曲線； 圖3a、圖3b所示分別為本發(fā)明較佳實(shí)施例中測(cè)量SiGe雙極型晶體管的集 電區(qū)本征方塊電阻和非本征電阻的測(cè)量結(jié)構(gòu)的俯視圖和剖面圖4所示為本發(fā)明較佳實(shí)施例中根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)擬合得到的曲線。
具體實(shí)施例方式
為了更了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉具體實(shí)施例并配合所附圖式說明如下。 圖3a、圖3b所示分別為本發(fā)明較佳實(shí)施例中測(cè)量SiGe雙極型晶體管的集
電區(qū)電阻，以提取集電區(qū)本征方塊電阻和非本征電阻的測(cè)量結(jié)構(gòu)的俯視圖和剖面圖。
與先前技術(shù)中僅測(cè)量雙極型晶體管靜態(tài)時(shí)的集電區(qū)電阻不同，本實(shí)施例是用來測(cè)量工作狀態(tài)的雙極型晶體管的集電區(qū)電阻。
圖3a所示的雙極型晶體管包括發(fā)射區(qū)E、基區(qū)B和集電區(qū)C,其中發(fā)射區(qū) E包括發(fā)射區(qū)金屬引出e，基區(qū)B包括基區(qū)金屬引出b，集電區(qū)C包括集電區(qū)金 屬引出cl和c2，集電區(qū)C的長(zhǎng)度為L(zhǎng)c,寬度為Wc。
測(cè)量時(shí)，雙極型晶體管所連接的測(cè)量電路需滿足以下條件
發(fā)射區(qū)E保持零偏壓；基區(qū)B加小偏壓Vbe;集電區(qū)C的兩個(gè)金屬引出cl、 c2上分別加偏壓Vce+A V和Vce-A V。
由于Vbe較小，流經(jīng)EB結(jié)的電流也很小，和由于電壓差2AV而產(chǎn)生的電 流相比可以忽略。
圖3a和圖3b所示的測(cè)量結(jié)構(gòu)中，基區(qū)B上的偏壓Vbe提供了雙極型晶體 管一個(gè)輸入電路，而集電區(qū)C上的偏壓Vce提供了雙極型晶體管輸出電路，如 此，雙極型晶體管處于工作狀態(tài)下。
測(cè)量工作狀態(tài)的集電區(qū)C的電阻，需要設(shè)計(jì)多個(gè)具有不同長(zhǎng)度Lc和寬度 Wc的集電區(qū)C的雙極型晶體管，分別進(jìn)行測(cè)量。
例如，現(xiàn)有兩個(gè)雙極型晶體管，具有相同長(zhǎng)度Lc而寬度分別為Wcl和Wc2 的集電區(qū)C，在集電區(qū)C的兩個(gè)金屬引出Cl和C2上分別加Vce+AV和Vce-AV的電壓，并測(cè)量流經(jīng)這兩個(gè)雙極型晶體管的集電區(qū)C的電流I!、 12,那么， 造成I,、 12數(shù)值上有區(qū)別的原因，就在于不同寬度的雙極型晶體管的集電區(qū)C 所增加/減少的那部分，在本實(shí)施例中，為I Wcl-Wc2 l n^的那部分集電區(qū)c。
因此，對(duì)于多個(gè)具有不同長(zhǎng)度Lc和寬度Wc的集電區(qū)C的雙極型晶體管集 電區(qū)的電阻R可以由公式(1)得到，其中Rsh為集電區(qū)的本征方塊電阻，Rx 為集電區(qū)的非本征電阻。
R= 2 △ V/A I=Rsh*Lc/A Wc +Rx (1)
根據(jù)公式(1 )和測(cè)量得到的數(shù)值，可以擬合出如圖4所示的曲線，圖4的 坐標(biāo)圖中，橫坐標(biāo)為L(zhǎng)c/AWc，縱坐標(biāo)為R，則集電區(qū)C的本征方塊電阻Rsh 為該曲線的斜率，而非本征電阻Rx則為該曲線的截距。
改變基區(qū)B的偏壓Vbe，也可以得到不同的相關(guān)曲線(如圖4所示)。從這 些曲線中可以看出，在不同的基區(qū)B的偏置條件下，集電區(qū)C的本征方塊電阻 將會(huì)隨基區(qū)偏壓變化而變化。從圖4中可以看出，在不同的輸入電壓Vbe下，
6也就是說，當(dāng)雙極型晶體管在不同的工作狀態(tài)時(shí)，其集電區(qū)c的本征方塊電阻
Rsh其實(shí)是不同的。
本實(shí)施例中，僅描述了兩組雙極型晶體管的集電區(qū)C的長(zhǎng)度Lc一致，而寬 度Wc不同時(shí)的公式，本領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者應(yīng)當(dāng)能夠根據(jù)本實(shí)施例所揭露的 內(nèi)容，當(dāng)采用長(zhǎng)度Lc不相同、寬度Wc相同時(shí)，集電區(qū)C的相差電阻R、電流 之差A(yù)I與長(zhǎng)度之差厶Lc的關(guān)系為公式(2):
R=2AV/Al = Rsh*ALc/Wc+Rx (2)
在此不再——贅述。
本實(shí)施例中所測(cè)量的雙極型晶體管例如是SiGe雙極型晶體管，但并不以此 為限定，本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者也可以在其他類型的雙極型晶體管中釆用本發(fā)
明所提供的測(cè)量結(jié)構(gòu)和測(cè)量方法得到在工作狀態(tài)下的集電區(qū)的本征方塊電阻和 非本征電阻。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明 所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各 種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種雙極型晶體管的集電區(qū)本征方塊電阻的測(cè)量方法，用于測(cè)量工作狀態(tài)的雙極型晶體管中的集電區(qū)本征方塊電阻Rsh和非本征電阻Rx，該雙極型晶體管包括發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，其中發(fā)射區(qū)包括發(fā)射區(qū)金屬引出，基區(qū)包括基區(qū)金屬引出，集電區(qū)包括兩個(gè)集電區(qū)金屬引出，其特征是，包括以下步驟a.該雙極型晶體管的發(fā)射區(qū)保持零偏壓，基區(qū)加第一電壓Vbe；b.集電區(qū)的兩個(gè)集電區(qū)金屬引出上分別加第二電壓Vce+ΔV、第三電壓Vce-ΔV，并測(cè)量流經(jīng)該集電區(qū)的電流I；c.在多個(gè)具有相同長(zhǎng)度Lc和不同寬度Wc的集電區(qū)的雙極型晶體管上重復(fù)步驟a和b；d.根據(jù)集電區(qū)的長(zhǎng)度Lc、寬度Wc和電流I的數(shù)值，由公式2ΔV/ΔI＝Rsh*Lc/ΔWc+Rx以Lc/ΔWc為橫坐標(biāo)，2ΔV/ΔI為縱坐標(biāo)擬合出曲線，該曲線的斜率為該集電區(qū)本征方塊電阻Rsh，截距為該集電區(qū)的非本征電阻Rx，其中ΔI為兩次測(cè)量的電流之差，ΔWc為該集電區(qū)的寬度之差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極型晶體管的集電區(qū)本征方塊電阻的測(cè)量方 法，其特征是，在步驟a中改變所述第一電壓Vbe，并重復(fù)步驟一d，得到第一 電壓Vbe的改變對(duì)該集電區(qū)的本征方塊電阻Rsh的影響。
3. —種雙極型晶體管的集電區(qū)本征方塊電阻的測(cè)量方法，用于測(cè)量工作狀 態(tài)的雙極型晶體管中的集電區(qū)本征方塊電阻Rsh和非本征電阻Rx，該雙極型晶 體管包括發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，其中發(fā)射區(qū)包括發(fā)射區(qū)金屬引出，基區(qū)包括 基區(qū)金屬引出，集電區(qū)包括兩個(gè)集電區(qū)金屬引出，其特征是，包括以下步驟a. 該雙極型晶體管的發(fā)射區(qū)保持零偏壓，基區(qū)加第一電壓Vbe;b. 集電區(qū)的兩個(gè)集電區(qū)金屬引出上分別加第二電壓Vce+AV、第三電壓 Vce-AV,并測(cè)量流經(jīng)該集電區(qū)的電流I;c，在多個(gè)具有不同長(zhǎng)度Lc和相同寬度Wc的集電區(qū)的雙極型晶體管上重復(fù) 步驟a和b;d.根據(jù)集電區(qū)的長(zhǎng)度Lc、寬度Wc和電流I的數(shù)值，由公式2△ V/A1= Rsh* △ Lc/ Wc+ Rx以ALc/Wc為橫坐標(biāo)、2厶V/厶I為縱坐標(biāo)擬合出相應(yīng)的曲線，該曲線的斜 率為該集電區(qū)本征方塊電阻Rsh，截距為該集電區(qū)的非本征電阻Rx，其中AI 為兩次測(cè)量的電流之差，ALc為該集電區(qū)的長(zhǎng)度之差。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙極型晶體管的集電區(qū)本征方塊電阻的測(cè)量方 法，其特征是，該測(cè)量方法還包括在步驟a中改變發(fā)射區(qū)與基區(qū)之間的第一電 壓Vbe，并重復(fù)步驟b d,得到第一電壓Vbe的改變對(duì)該集電區(qū)的本征方塊電阻 Rsh的影響。
全文摘要
本發(fā)明提出一種雙極型晶體管的集電區(qū)本征方塊電阻的測(cè)量方法，雙極型晶體管包括發(fā)射區(qū)、基區(qū)和集電區(qū)，其中發(fā)射區(qū)包括發(fā)射區(qū)金屬引出，基區(qū)包括基區(qū)金屬引出，集電區(qū)包括兩個(gè)集電區(qū)金屬引出，測(cè)量時(shí)，發(fā)射區(qū)保持零偏壓，基區(qū)加第一電壓Vbe；集電區(qū)的兩個(gè)集電區(qū)金屬引出上分別加第二電壓Vce+ΔV、第三電壓Vce-ΔV，并測(cè)量流經(jīng)集電區(qū)的電流I；在多個(gè)具有相同長(zhǎng)度Lc和不同寬度Wc的集電區(qū)的雙極型晶體管上重復(fù)步驟a和b；根據(jù)集電區(qū)的長(zhǎng)度Lc、寬度Wc和電流I的數(shù)值，由公式2ΔV/ΔI＝Rsh*Lc/ΔWc+Rx，以Lc/ΔWc為橫坐標(biāo)、2ΔV/ΔI為縱坐標(biāo)擬合出曲線，曲線的斜率為集電區(qū)本征方塊電阻Rsh，截距為集電區(qū)的非本征電阻Rx。
文檔編號(hào)G01R27/08GK101666829SQ20091019646
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者王兵冰 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司