JP2006352035A - Method and structure for evaluating contact resistance - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To correctly obtain contact resistance, while evaluating sheet resistance of a region where a semiconductor substrate under an ohmic electrode has deteriorated. <P>SOLUTION: A sheet resistance evaluation region 100 and a contact resistance evaluation region 200 are prepared in contact resistance evaluation structures 10, with respectively multiple electrical resistance evaluators 110. Furthermore in the structure, a primary electrode length d<SB>A</SB>and an electrode width W of an ohmic electrode are mutually equal, and paired first intervals L<SB>A</SB>are mutually different. The ohmic electrode, belonging to respective electrical resistance evaluators prepared in the sheet resistance evaluation region, and a pair of ohmic electrodes and their paired widths W. Paired second intervals L<SB>B</SB>ohmic electrodes and their widths W are mutually equal, and lengths d<SB>B</SB>of second electrodes are mutually different, belonging to respective electrical resistance evaluators 210 prepared in the contact resistance evaluation region. By means of the structures 10, contact resistance is evaluated between the ohmic electrode and a semiconductor substrate 20, based on the evaluated electrical resistance between a pair of ohmic electrodes formed on the semiconductor substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体基板とオーミック電極との間のコンタクト抵抗を評価するコンタクト抵抗評価方法、及び、この方法に用いられるコンタクト抵抗評価用構造体に関するものである。   The present invention relates to a contact resistance evaluation method for evaluating contact resistance between a semiconductor substrate and an ohmic electrode, and a contact resistance evaluation structure used in this method.

半導体基板上に形成されるオーミック電極と、半導体基板との間のコンタクト抵抗を低減することは、半導体素子の低電力化及び高速化を図る上で重要な検討項目である。   Reducing the contact resistance between the ohmic electrode formed on the semiconductor substrate and the semiconductor substrate is an important examination item for achieving low power and high speed of the semiconductor element.

従来、コンタクト抵抗の評価には、TLM(Transmission Line Model)法が用いられている。TLM法では、先ず、半導体基板上に電極間隔が異なる複数のオーミック電極の電極対を形成して、それぞれの電極対について、電気抵抗を測定する。その後、電極間隔を横軸とし、及び、電気抵抗を縦軸とした座標上に、測定された電気抵抗をプロットし、このプロットされた点から得られた近似的な1次直線の傾き、及び、切片からコンタクト抵抗及び半導体基板のシート抵抗を求めている(例えば、非特許文献1参照)。   Conventionally, a TLM (Transmission Line Model) method is used for evaluation of contact resistance. In the TLM method, first, electrode pairs of a plurality of ohmic electrodes having different electrode intervals are formed on a semiconductor substrate, and the electrical resistance of each electrode pair is measured. Thereafter, the measured electric resistance is plotted on the coordinates with the electrode interval as the horizontal axis and the electric resistance as the vertical axis, and the slope of the approximate linear straight line obtained from the plotted points, and The contact resistance and the sheet resistance of the semiconductor substrate are obtained from the intercept (see, for example, Non-Patent Document 1).

上述の非特許文献1に記載された方法では、半導体基板のシート抵抗を、オーミック電極下の領域とオーミック電極で被覆されていないオーミック電極間の領域とで等しいものと仮定している。しかしながら、電極下の領域のシート抵抗と、それ以外の領域のシート抵抗とは必ずしも一致しない。これは、オーミック電極を良好に形成するために必要な、シンターという熱処理によって、半導体基板の、金属との界面に変質層が形成される可能性があり、この変質層が通常の半導体層とは異なるシート抵抗を持つためである。従って、電極下の半導体基板が変質した領域とそれ以外の領域のシート抵抗を等しいものと仮定する、非特許文献1に開示されている方法では、コンタクト抵抗は正確に得られない。   In the method described in Non-Patent Document 1 described above, it is assumed that the sheet resistance of the semiconductor substrate is equal between the region under the ohmic electrode and the region between the ohmic electrodes not covered with the ohmic electrode. However, the sheet resistance in the region under the electrode does not necessarily match the sheet resistance in the other region. This is because there is a possibility that an altered layer is formed at the interface of the semiconductor substrate with the metal by the heat treatment called sintering, which is necessary to form an ohmic electrode well, and this altered layer is a normal semiconductor layer. This is because they have different sheet resistances. Therefore, the contact resistance cannot be accurately obtained by the method disclosed in Non-Patent Document 1, which assumes that the sheet resistance of the region where the semiconductor substrate under the electrode is altered is equal to the other region.

そこで、電極下の領域のシート抵抗と、それ以外の領域のシート抵抗とが異なる場合を考慮したコンタクト抵抗の評価方法が提案されている(例えば、非特許文献2参照)。
Gregory S.Marlow and Mukunda B.Das “The effects of contact size and non−zero metal resitrance on the determination of specific contact resistance”, Solid−State Electronics (Great Britain),1982,Vol.25,No.2, pp.91−94 M.Ahmad and B.M.Arora、“Investigation of AuGeNi contacts using rectangular and circular transmission Line model”、Solid−State Electronics (Great Britain),1992, Vol.35,No.10, pp.1441−1445(第4式)
Therefore, a contact resistance evaluation method has been proposed in consideration of the case where the sheet resistance in the region under the electrode is different from the sheet resistance in the other region (see, for example, Non-Patent Document 2).
Gregory S. Marlow and Mukunda B.M. Das “The effects of contact size and non-zero metal resilience on the determination of specific contact resistance”, Solid-State Electron. 198 25, no. 2, pp. 91-94 M.M. Ahmad and B.M. M.M. Aurora, “Investigation of AuGeNi contacts using rectangular and circular transmission Line model”, Solid-State Electronics (Great Britain), 1992, Vol. 35, no. 10, pp. 1441-1445 (Formula 4)

上述の非特許文献2に記載の方法では、金属電極のシート抵抗を測定する必要がある。しかしながら、この発明の発明者が鋭意研究を行ったところ、金属電極のシート抵抗は非常に小さいために測定できず、従って、非特許文献2に記載の方法では、正確なコンタクト抵抗の評価ができないことがわかってきた。   In the method described in Non-Patent Document 2 described above, it is necessary to measure the sheet resistance of the metal electrode. However, when the inventors of the present invention have made extensive studies, the sheet resistance of the metal electrode cannot be measured because it is very small. Therefore, the method described in Non-Patent Document 2 cannot accurately evaluate the contact resistance. I understand that.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、オーミック電極下の半導体基板が変質した領域のシート抵抗を評価しつつ、正確にコンタクト抵抗を求めるコンタクト抵抗評価方法、及び、当該コンタクト抵抗評価方法に用いられるコンタクト抵抗評価用構造体を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to evaluate a contact resistance accurately by determining a sheet resistance in a region where a semiconductor substrate under an ohmic electrode has been altered. It is providing the structure for a contact resistance used for the method and the said contact resistance evaluation method.

上述した目的を達成するために、この発明のコンタクト抵抗評価方法は、以下に説明するコンタクト抵抗評価用構造体を用いて、半導体基板上に形成された一対のオーミック電極間の測定された電気抵抗から、オーミック電極と半導体基板との間のコンタクト抵抗を評価するために実施される。   In order to achieve the above-described object, the contact resistance evaluation method of the present invention uses a contact resistance evaluation structure described below to measure the measured electrical resistance between a pair of ohmic electrodes formed on a semiconductor substrate. From this, the contact resistance between the ohmic electrode and the semiconductor substrate is evaluated.

コンタクト抵抗評価用構造体は、それぞれ複数の電気抵抗測定部を備えるシート抵抗評価領域及びコンタクト抵抗評価領域が設けられ、電気抵抗測定部は、共通の半導体基板と、該半導体基板上に離間して設けられた、大きさ及び形状が互いに同一である一対のオーミック電極と、オーミック電極直下の、半導体基板の表面領域に形成された電極下変質層と、一対のオーミック電極間の、半導体基板の表面領域の非変質層とを有している。   The structure for contact resistance evaluation is provided with a sheet resistance evaluation region and a contact resistance evaluation region each including a plurality of electrical resistance measurement units, and the electrical resistance measurement unit is separated from the common semiconductor substrate and the semiconductor substrate. The surface of the semiconductor substrate between the pair of ohmic electrodes provided in the same size and shape, the under-electrode alteration layer formed in the surface region of the semiconductor substrate immediately below the ohmic electrode, and the pair of ohmic electrodes A non-altered layer of the region.

同一の電気抵抗測定部に属する2個のオーミック電極は平面形状が矩形であり、かつ、大きさ及び形状が互いに同一であり、一対の対向するオーミック電極の幅方向の辺は互いに平行であり、及び、オーミック電極の長さ方向の辺は電極中心間を結ぶ直線に平行である。   The two ohmic electrodes belonging to the same electrical resistance measurement unit have a rectangular planar shape, the same size and shape, and the sides in the width direction of the pair of opposing ohmic electrodes are parallel to each other, The lengthwise sides of the ohmic electrode are parallel to a straight line connecting the electrode centers.

複数の電気抵抗測定部のうち、シート抵抗評価領域に設けられたそれぞれの電気抵抗測定部を第1電気抵抗測定部とし、第1電気抵抗測定部に属する一対のオーミック電極の第1電極長d及び電極幅Wが互いに等しく、かつ、一対のオーミック電極間の第1間隔Lが互いに異なっている。一方、複数の電気抵抗測定部のうち、コンタクト抵抗評価領域に設けられたそれぞれの電気抵抗測定部を第2電気抵抗測定部とし、第2電気抵抗測定部に属する一対のオーミック電極の第2間隔L及び電極幅Wが互いに等しく、かつ、第2電極長dが互いに異なっている。 Among the plurality of electrical resistance measurement units, each electrical resistance measurement unit provided in the sheet resistance evaluation region is defined as a first electrical resistance measurement unit, and the first electrode length d of the pair of ohmic electrodes belonging to the first electrical resistance measurement unit. a and the electrode width W is equal to each other and a first distance L a between the pair of ohmic electrodes are different from each other. On the other hand, among the plurality of electrical resistance measurement units, each electrical resistance measurement unit provided in the contact resistance evaluation region is defined as a second electrical resistance measurement unit, and the second interval between the pair of ohmic electrodes belonging to the second electrical resistance measurement unit. L B and the electrode width W is equal to each other and the second electrode length d B are different from each other.

この発明のコンタクト抵抗評価方法は以下の過程を備えている。   The contact resistance evaluation method of the present invention includes the following steps.

先ず、複数の第1電気抵抗測定部のそれぞれについて、一対のオーミック電極間の第1電気抵抗Rを測定する。 First, the first electrical resistance RA between the pair of ohmic electrodes is measured for each of the plurality of first electrical resistance measurement units.

次に、第1間隔Lを横軸、及び、測定された第1電気抵抗Rを縦軸としたときに近似的に得られる、傾きがA及び横軸との切片が−Bである1次直線から、第1間隔L、第1電気抵抗R、非変質層のシート抵抗Rs、電極下変質層のシート抵抗Rs´、電極幅W、及び、下記の(1)式で定義される遷移長Ltが満たす下記の(2)式を用いて、下記の(3)及び(4)式を導出し、(3)式から非変質層のシート抵抗Rsを求める。 Next, the horizontal axis a first distance L A, and, approximately obtained when the first electrical resistor R A measured and the vertical axis, the intercept of the slope A and the horizontal axis is -B From the primary straight line, the first interval L A , the first electric resistance R A , the sheet resistance Rs of the non-altered layer, the sheet resistance Rs ′ of the altered layer under the electrode, the electrode width W, and the following formula (1) are defined. The following formulas (3) and (4) are derived using the following formula (2) that is satisfied by the transition length Lt, and the sheet resistance Rs of the non-altered layer is obtained from the formula (3).

Lt=(ρc/Rs´)1/2 (1)
=2×Rs´×Lt/W+Rs×L/W (2)
A=Rs/W (3)
B=2×Rs´×Lt/Rs (4)
Lt = (ρc / Rs ′) 1/2 (1)
R A = 2 × Rs ′ × Lt / W + Rs × L A / W (2)
A = Rs / W (3)
B = 2 × Rs ′ × Lt / Rs (4)

次に、複数の第2電気抵抗測定部のそれぞれについて、一対のオーミック電極間の第2電気抵抗Rを測定する。 Next, each of the second plurality of electrical resistance measuring section, measuring a second electric resistance R B between the pair of ohmic electrodes.

次に、第2電極長dが、(1)式において、Rs´=Rsとしたときに得られる仮遷移長Lt´(=(ρc/Rs)1/2)に対してd<<Lt´の関係を有する、第2電気抵抗測定部で測定された第2電気抵抗Rから、第2電極長d、第2電気抵抗R、コンタクト抵抗ρc、非変質層のシート抵抗Rs、第2間隔L及び電極幅Wが満たす下記の(5)式を用いてコンタクト抵抗ρcを求める。 Next, a second electrode length d B is (1) formula, d B << against Rs' = temporary transition length obtained when the Rs Lt' (= (ρc / Rs ) 1/2) have a relationship of Lt', from the second electrical resistance R B that is measured by the second electrical resistance measuring unit, the second electrode length d B, the second electrical resistance R B, the contact resistance rho] c, the non-altered layer sheet resistance Rs , obtaining the contact resistance ρc using a second distance L B and the electrode width W satisfies the following formula (5).

=2×ρc/(W×d)+Rs×L/W (5) R B = 2 × ρc / (W × d) + Rs × L B / W (5)

次に、(3)及び(4)式から導出される下記の(6)式と、上述の(1)式とから導出される下記の(7)式を用いて、傾きA、横軸の切片−B及び電極幅Wから電極下変質層のシート抵抗Rs´を求める。   Next, using the following equation (6) derived from the equations (3) and (4) and the following equation (7) derived from the above equation (1), the inclination A and the horizontal axis The sheet resistance Rs ′ of the altered layer under the electrode is obtained from the section -B and the electrode width W.

Lt=A×B×W/(2×Rs´) (6)
Rs´=A×B×W/(4×ρc) (7)
Lt = A × B × W / (2 × Rs ′) (6)
Rs ′ = A 2 × B 2 × W 2 / (4 × ρc) (7)

次に、コンタクト抵抗ρcと電極下変質層のシート抵抗Rs´から(1)式を用いて遷移長Ltを求める。   Next, the transition length Lt is obtained from the contact resistance ρc and the sheet resistance Rs ′ of the altered layer under the electrode using the equation (1).

この発明の実施に当たり、第2電気抵抗測定部に属するオーミック電極の第2電極長dが、上述の(1)式で定義される遷移長Ltに対して、exp(d/Lt)=1+d/Ltの近似が成り立つ長さであるのが好適である。 In implementing this invention, the second electrode length d B of the ohmic electrodes belonging to the second electrical resistance measuring section, the transition length Lt defined in (1) above, exp (d B / Lt) = It is preferable that the length satisfies the approximation of 1 + d B / Lt.

この発明のコンタクト抵抗評価方法及びコンタクト抵抗評価用構造体によれば、電極間隔Lが異なる複数の電極対について電気抵抗を測定して、その結果に対して(1)〜(4)式を用いて半導体基板の電極間の領域である非変質層のシート抵抗を求め、さらに、電極長が異なる複数の電極対について電気抵抗を測定して、その結果に対して(5)式を用いてコンタクト抵抗を求めるので、半導体基板のシート抵抗が電極下の電極下変質層とそれ以外の非変質層とで異なる場合であっても、正確にコンタクト抵抗の評価ができる。また、非変質層のシート抵抗及びコンタクト抵抗に対して(6)式及び(7)式を用いて電極下変質層のシート抵抗も求めることができる。   According to the contact resistance evaluation method and the contact resistance evaluation structure of the present invention, the electrical resistance is measured for a plurality of electrode pairs with different electrode intervals L, and the equations (1) to (4) are used for the results. Then, the sheet resistance of the non-altered layer, which is the region between the electrodes of the semiconductor substrate, is obtained, and the electrical resistance is measured for a plurality of electrode pairs having different electrode lengths. Since the resistance is obtained, the contact resistance can be accurately evaluated even when the sheet resistance of the semiconductor substrate is different between the under-electrode deteriorated layer under the electrode and the other non-modified layer. Further, the sheet resistance of the under-electrode deteriorated layer can also be obtained using the equations (6) and (7) with respect to the sheet resistance and contact resistance of the non-modified layer.

従って、オーミック電極を形成する際に行われる熱処理によって、半導体基板の電極下の領域が変質した場合であっても正確にコンタクト抵抗を評価することができるともに、変質した電極下変質層のシート抵抗も正確に評価することができる。   Therefore, the contact resistance can be accurately evaluated even when the region under the electrode of the semiconductor substrate is altered by the heat treatment performed when the ohmic electrode is formed, and the sheet resistance of the altered layer under the electrode is altered. Can also be evaluated accurately.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係についてはこの発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の組成(材質)および数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下に説明する実施の形態に限定されない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shapes, sizes, and arrangement relationships of the constituent elements are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described. However, the composition (material) and numerical conditions of each component are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below.

図1及び図2を参照してこの発明のコンタクト抵抗の評価に用いるコンタクト抵抗評価用構造体について説明する。図1は、コンタクト抵抗評価用構造体を説明するための概略平面図である。図2は、電気抵抗測定部の構成を説明するための概略図であって、図2(A)は、電気抵抗測定部の上面から見た平面図を示し、図2(B)は、図2(A)の、後述する電極中心直線Cに沿って切断して得られた切断面を示している。   A contact resistance evaluation structure used for evaluation of contact resistance according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic plan view for explaining a contact resistance evaluation structure. 2A and 2B are schematic diagrams for explaining the configuration of the electrical resistance measurement unit. FIG. 2A is a plan view seen from the upper surface of the electrical resistance measurement unit, and FIG. 2 (A) shows a cut surface obtained by cutting along an electrode center straight line C described later.

コンタクト抵抗評価用構造体10は、半導体基板20の第1の主表面22上に、シート抵抗評価領域100及びコンタクト抵抗評価領域200を備えている。シート抵抗評価領域100は、複数の電気抵抗測定部として、第1、第2及び第3シート抵抗測定部110a〜110cを備えている。また、コンタクト抵抗評価領域200は、複数の電気抵抗測定部として、第1、第2及び第3コンタクト抵抗測定部210a〜210cを備えている。なお、以下の説明では、第1、第2及び第3シート抵抗測定部110a〜110cを、第1電気抵抗測定部110と総称し、また、第1、第2及び第3コンタクト抵抗測定部210a〜210cを第2電気抵抗測定部210と総称することがある。   The contact resistance evaluation structure 10 includes a sheet resistance evaluation region 100 and a contact resistance evaluation region 200 on the first main surface 22 of the semiconductor substrate 20. The sheet resistance evaluation region 100 includes first, second, and third sheet resistance measurement units 110a to 110c as a plurality of electrical resistance measurement units. The contact resistance evaluation region 200 includes first, second, and third contact resistance measurement units 210a to 210c as a plurality of electrical resistance measurement units. In the following description, the first, second, and third sheet resistance measurement units 110a to 110c are collectively referred to as the first electrical resistance measurement unit 110, and the first, second, and third contact resistance measurement units 210a. To 210c may be collectively referred to as the second electrical resistance measurement unit 210.

第1電気抵抗測定部110及び第2電気抵抗測定部210の構成は同様であるので、ここでは、図2(A)及び図2(B)を参照して、第1電気抵抗測定部110を例にとって説明する。図2(A)及び図2(B)では、複数の第1電気抵抗測定部に設けられている、一対のオーミック電極のそれぞれを総称して符号122及び124で示してある。   Since the configurations of the first electrical resistance measurement unit 110 and the second electrical resistance measurement unit 210 are the same, here, the first electrical resistance measurement unit 110 is referred to with reference to FIGS. 2 (A) and 2 (B). Let's take an example. 2A and 2B, the pair of ohmic electrodes provided in the plurality of first electric resistance measurement units are collectively indicated by reference numerals 122 and 124, respectively.

第1電気抵抗測定部110は、半導体基板20の第1の主表面22を公知の方法でエッチングして形成されたメサ状構造体130に設けられている。ここで、半導体基板20は、例えば、GaN基板とする。   The first electrical resistance measurement unit 110 is provided in a mesa structure 130 formed by etching the first main surface 22 of the semiconductor substrate 20 by a known method. Here, the semiconductor substrate 20 is, for example, a GaN substrate.

第1電気抵抗測定部110は、共通の半導体基板として、半導体基板20のメサ状構造体130の部分と、メサ状構造体130の上面131上に離間して設けられた、大きさ及び形状が互いに同一である一対のオーミック電極122及び124であるオーミック電極対120と、オーミック電極122及び124直下の、メサ状構造体130の表面領域に形成された電極下変質層132及び134と、一対のオーミック電極122及び124間の、メサ状構造体130の表面領域の非変質層136とを有している。   The first electrical resistance measurement unit 110 is provided as a common semiconductor substrate, and is separated from the mesa-like structure 130 portion of the semiconductor substrate 20 and the upper surface 131 of the mesa-like structure 130 and has a size and shape. A pair of ohmic electrodes 122 and 124 that are identical to each other, an ohmic electrode pair 120 that is directly below the ohmic electrodes 122 and 124, a sub-electrode alteration layer 132 and 134 that are formed in the surface region of the mesa structure 130, and a pair of It has a non-altered layer 136 in the surface region of the mesa structure 130 between the ohmic electrodes 122 and 124.

また、第1電気抵抗測定部110が形成されるメサ状構造体130は、このメサ状構造体130を周囲の半導体基板20と電気的に絶縁して、一対のオーミック電極122及び124間にのみ電流が流れることをより良好に保証するためのものである。メサ状構造体130の突出高さは、メサ状構造体130を周囲の半導体基板20と電気的に絶縁できるだけの高さであればよく、半導体基板20としてGaN基板を用いた場合、その高さは約100nmである。   Further, the mesa structure 130 in which the first electric resistance measurement unit 110 is formed electrically insulates the mesa structure 130 from the surrounding semiconductor substrate 20 and is only between the pair of ohmic electrodes 122 and 124. This is to better guarantee that a current flows. The protruding height of the mesa structure 130 may be a height that allows the mesa structure 130 to be electrically insulated from the surrounding semiconductor substrate 20. When a GaN substrate is used as the semiconductor substrate 20, the height of the protrusion is high. Is about 100 nm.

オーミック電極122及び124は、メサ状構造体130の上面131に金属膜を島状に成膜した後に、シンターと呼ばれる高温の熱処理を行うことで形成される。オーミック電極として形成される金属膜は、好ましくは、Ti膜とAl膜との積層膜とするのがよい。この場合、例えば、Ti膜をメサ状構造体130の表面131上に約50nm厚で形成し、このTi膜上にAl膜を約200nm厚で形成する。また、シンターは、約550℃の窒素雰囲気下で、約1分間行われる。   The ohmic electrodes 122 and 124 are formed by performing high-temperature heat treatment called sintering after forming a metal film in an island shape on the upper surface 131 of the mesa structure 130. The metal film formed as the ohmic electrode is preferably a laminated film of a Ti film and an Al film. In this case, for example, a Ti film is formed on the surface 131 of the mesa structure 130 with a thickness of about 50 nm, and an Al film is formed on the Ti film with a thickness of about 200 nm. The sintering is performed for about 1 minute under a nitrogen atmosphere at about 550 ° C.

これらオーミック電極122及び124の形成と同時に、オーミック電極122及び124の直下の、メサ状構造体130の表面領域には電極下変質層132及び134が、オーミック電極122及び124を構成する材料とメサ状構造体130を構成する半導体基板20の材料との固溶体として形成される。   Simultaneously with the formation of the ohmic electrodes 122 and 124, under-electrode alteration layers 132 and 134 are formed in the surface region of the mesa-like structure 130 immediately below the ohmic electrodes 122 and 124, and the materials and mesa constituting the ohmic electrodes 122 and 124 are formed. It is formed as a solid solution with the material of the semiconductor substrate 20 constituting the shaped structure 130.

オーミック電極122及び124のメサ状構造体130の上面131と平行な面内の形状(平面形状)は、矩形であり、大きさ及び形状は互いに同一としている。なお、矩形とは、直角四辺形を意味し、長方形および正方形を含む。   The shape (planar shape) in the plane parallel to the upper surface 131 of the mesa structure 130 of the ohmic electrodes 122 and 124 is a rectangle, and the size and the shape are the same. The rectangle means a right-angled quadrilateral and includes a rectangle and a square.

オーミック電極122及び124は、互いに平行に並置されている。オーミック電極122及び124の電極中心142a及び144aを、矩形の2本の対角線(仮想線で示してある)の交点とする。そして、2個のオーミック電極122及び124の電極中心142a及び144aの間に仮想的に引かれた直線を電極中心直線Cとする。   The ohmic electrodes 122 and 124 are juxtaposed in parallel with each other. The electrode centers 142a and 144a of the ohmic electrodes 122 and 124 are defined as intersections of two rectangular diagonal lines (shown by imaginary lines). A straight line virtually drawn between the electrode centers 142a and 144a of the two ohmic electrodes 122 and 124 is defined as an electrode center straight line C.

オーミック電極122及び124は、電極中心直線Cと平行な、長さ方向の辺を142b及び144bとし、かつ、電極中心直線Cに直交する、幅方向の辺を142c及び144cとして配置してある。すなわち、辺142c及び144cは互いに平行である。ここで、辺142b及び辺144bの長さ、すなわち電極長をdとし、及び、辺142c及び144cの長さ、すなわち電極幅をWとする。   The ohmic electrodes 122 and 124 are arranged in parallel with the electrode center straight line C as lengthwise sides 142b and 144b and perpendicular to the electrode center straight line C as widthwise sides 142c and 144c. That is, the sides 142c and 144c are parallel to each other. Here, the length of the sides 142b and 144b, that is, the electrode length is d, and the length of the sides 142c and 144c, that is, the electrode width is W.

また、オーミック電極122及び124間において、非変質層136の電極中心直線Cに沿う方向の長さ、すなわち、オーミック電極122及び124間の間隔(以下、電極間隔と称することもある。)をLとする。   Further, between the ohmic electrodes 122 and 124, the length of the non-altered layer 136 in the direction along the electrode center straight line C, that is, the interval between the ohmic electrodes 122 and 124 (hereinafter also referred to as electrode interval) L. And

ここで、電極幅Wは、メサ状構造体130の電極中心直線Cに直交する方向の幅と等しい値とされている。つまり、オーミック電極122及び124の長さ方向の辺142b及び144bは、メサ状構造体130の、電極中心直線Cに平行な方向の縁部に一致している。これは、オーミック電極122及び124間を流れる電流の全てが、一対のオーミック電極122及び124間にのみ電流が流れることをより良好に保証するためのものである。   Here, the electrode width W is set to a value equal to the width in the direction perpendicular to the electrode center straight line C of the mesa structure 130. That is, the lengthwise sides 142b and 144b of the ohmic electrodes 122 and 124 coincide with the edges of the mesa structure 130 in the direction parallel to the electrode center straight line C. This is for better ensuring that all of the current flowing between the ohmic electrodes 122 and 124 flows only between the pair of ohmic electrodes 122 and 124.

なお、シート抵抗評価領域100では、既に説明したとおり、複数の第1電気抵抗測定部110、すなわち、第1、第2及び第3シート抵抗測定部110a、110b及び110cは、それぞれ第1、第2及び第3オーミック電極対120a、120b及び120cを備えている。ここで、第1、第2及び第3オーミック電極対120a、120b及び120cを総称してオーミック電極対120として示す。異なる第1、第2及び第3電気抵抗測定部110a、110b及び110cに属するオーミック電極122a〜122c及び124a〜124cの電極長である第1電極長d及び電極幅Wは等しいが、第1、第2及び第3電気抵抗測定部110a、110b及び110c毎に、電極間隔である第1間隔Lが異なる間隔L1、L2及びL3として設けられている。 In the sheet resistance evaluation region 100, as described above, the plurality of first electrical resistance measurement units 110, that is, the first, second, and third sheet resistance measurement units 110a, 110b, and 110c are respectively the first and second. 2 and a third ohmic electrode pair 120a, 120b and 120c. Here, the first, second, and third ohmic electrode pairs 120a, 120b, and 120c are collectively referred to as the ohmic electrode pair 120. The first electrode length d A and the electrode width W, which are the electrode lengths of the ohmic electrodes 122a to 122c and 124a to 124c belonging to the different first, second and third electric resistance measuring units 110a, 110b and 110c, are the same, , second and third electric resistance measuring unit 110a, for each 110b and 110c, the first distance L a is the electrode spacing is provided as a different intervals L1, L2 and L3.

また、半導体基板20としてGaN基板を用いる場合は、第1電気抵抗測定部110(第1、第2及び第3シート抵抗測定部110a、110b及び110c)及び第2電気抵抗測定部210(第1、第2及び第3コンタクト抵抗測定部210a、210b及び210c)をメサ状構造体130に形成する代わりに、第1電気抵抗測定部110及び第2電気抵抗測定部210のそれぞれの周囲を、高濃度のイオン注入を行うことにより絶縁膜化して、電気抵抗測定部110及び210以外の領域に電流が流れないようにしても良い。   When a GaN substrate is used as the semiconductor substrate 20, the first electrical resistance measurement unit 110 (first, second and third sheet resistance measurement units 110a, 110b and 110c) and the second electrical resistance measurement unit 210 (first Instead of forming the second and third contact resistance measurement units 210a, 210b, and 210c) in the mesa-like structure 130, the periphery of each of the first electrical resistance measurement unit 110 and the second electrical resistance measurement unit 210 is increased. An insulating film may be formed by performing ion implantation at a concentration so that no current flows in a region other than the electric resistance measurement units 110 and 210.

ここで、シート抵抗評価領域100のオーミック電極の電極長dは、従来周知のTLM(Transmission Line Model)法を用いることができる程度の長さであれば良い。その場合、半導体基板自体のシート抵抗、すなわち非変質層のシート抵抗(以下、第1シート抵抗と称することもある。)をRs(Ω/□)、電極下変質層のシート抵抗(以下、第2シート抵抗と称することもある。)をRs´(Ω/□)、及びオーミック電極と半導体基板のコンタクト抵抗をρc(Ωcm2)としたときに、下記の(1)式で定義される遷移長をLtに対して、d/Lt´=∞とみなせる大きさにするのが好適である。 Here, the electrode length d of the ohmic electrode in the sheet resistance evaluation region 100 may be long enough to use a conventionally known TLM (Transmission Line Model) method. In that case, the sheet resistance of the semiconductor substrate itself, that is, the sheet resistance of the non-altered layer (hereinafter also referred to as the first sheet resistance) is Rs (Ω / □), and the sheet resistance of the altered layer under the electrode (hereinafter, the first resistance) 2 is sometimes referred to as sheet resistance), and Rs ′ (Ω / □) and the contact resistance between the ohmic electrode and the semiconductor substrate as ρc (Ωcm 2 ), the transition defined by the following equation (1) It is preferable to set the length to Lt so that d / Lt ′ = ∞.

Lt=(ρc/Rs´)1/2 (1) Lt = (ρc / Rs ′) 1/2 (1)

遷移長Ltの正確な値は、コンタクト抵抗ρc及び第2シート抵抗Rs´が測定される前は定まらない。そのため、ここでは、非特許文献1に開示されているように、(1)式に対して、第2シート抵抗Rs´と第1シート抵抗Rsを等しいとして得られる(1a)式によって、仮遷移長Lt´を定義する。   The exact value of the transition length Lt is not determined before the contact resistance ρc and the second sheet resistance Rs ′ are measured. Therefore, as disclosed in Non-Patent Document 1, here, provisional transition is obtained by the expression (1a) obtained by assuming that the second sheet resistance Rs ′ and the first sheet resistance Rs are equal to the expression (1). A length Lt ′ is defined.

Lt´=(ρc/Rs)1/2 (1a) Lt ′ = (ρc / Rs) 1/2 (1a)

例えば、半導体基板としてGaN基板を用いる場合には、仮遷移長Lt´は、0.5〜1μm程度であることが測定によって知られているので、第1電極長dは仮遷移長Lt´の10倍以上の値として10μm以上にするのが好適である。 For example, when a GaN substrate is used as the semiconductor substrate, it is known by measurement that the temporary transition length Lt ′ is about 0.5 to 1 μm. Therefore, the first electrode length d A is the temporary transition length Lt ′. It is preferable that the value is 10 μm or more as a value of 10 times or more.

図1を参照して説明したコンタクト抵抗評価用構造体10を用いて、シート抵抗評価領域100に設けられた第1電気抵抗測定部110(第1、第2及び第3シート抵抗測定部110a、110b及び110c)について、それぞれ電極間の第1電気抵抗Rを測定する。 Using the contact resistance evaluation structure 10 described with reference to FIG. 1, a first electrical resistance measurement unit 110 (first, second, and third sheet resistance measurement units 110 a, provided in the sheet resistance evaluation region 100, For 110b and 110c), the first electrical resistance RA between the electrodes is measured.

図3を参照して、シート抵抗評価領域100についての測定結果について説明する。図3は、シート抵抗評価領域100における測定結果を示すグラフであって、第1間隔Lを横軸、及び、第1電気抵抗Rを縦軸として示している。シート抵抗評価領域100の、第1、第2及び第3シート抵抗測定部110a、110b及び110cについて、電気抵抗の測定結果を、第1間隔L(L1、L2及びL3)を横軸、及び、第1電気抵抗R(R1、R2及びR3)を縦軸とした直交座標面上にプロットする。 With reference to FIG. 3, the measurement result about the sheet | seat resistance evaluation area | region 100 is demonstrated. Figure 3 is a graph showing the measurement results of the sheet resistance evaluation region 100 indicates the horizontal axis of the first distance L A, and, a first electrical resistor R A as the vertical axis. For the first, second, and third sheet resistance measurement units 110a, 110b, and 110c in the sheet resistance evaluation region 100, the measurement results of the electrical resistance, the first interval L A (L1, L2, and L3) as the horizontal axis, and , The first electric resistance R A (R1, R2 and R3) is plotted on the orthogonal coordinate plane with the vertical axis.

電極間隔Lに対して得られる第1電気抵抗Rに対して、非特許文献1に開示されている従来周知のTLM法による評価を行うと、図3に示したシート抵抗評価領域100における電極間隔Lに対する第1電気抵抗Rの測定結果は、下記の式(2)で表される一次直線で近似することができる。 When the first electric resistance RA obtained with respect to the electrode interval L is evaluated by the conventionally known TLM method disclosed in Non-Patent Document 1, the electrodes in the sheet resistance evaluation region 100 shown in FIG. The measurement result of the first electric resistance RA with respect to the distance L can be approximated by a linear line represented by the following formula (2).

=2×Rs´×Lt/W+Rs×L/W (2) R A = 2 × Rs ′ × Lt / W + Rs × L A / W (2)

そこで、上述の座標面上にプロットした測定値から、最小二乗法など任意好適な方法で近似的に一次直線(以下、近似直線と称することもある。)を求め、求められた近似直線(図3中、符号Iで示す。)の傾きAと、横軸(L軸)との切片−Bから、下記の(3)及び(4)式が導出される。   In view of this, a linear straight line (hereinafter also referred to as an approximate straight line) is approximately obtained from the measured values plotted on the coordinate plane by any suitable method such as the least square method, and the obtained approximate straight line (FIG. 3 (indicated by reference numeral I in FIG. 3) and the intercept -B between the horizontal axis (L axis) and the following equations (3) and (4) are derived.

A=Rs/W (3)
B=2×Rs´×Lt/Rs (4)
A = Rs / W (3)
B = 2 × Rs ′ × Lt / Rs (4)

近似直線の傾きAと電極幅Wを、(3)式に代入すると、半導体基板の電極間の領域である非変質層の第1シート抵抗Rs(=A×W)が求められる。   When the slope A and the electrode width W of the approximate line are substituted into the equation (3), the first sheet resistance Rs (= A × W) of the non-altered layer, which is a region between the electrodes of the semiconductor substrate, is obtained.

一方、コンタクト抵抗評価領域200では、複数の第2電気抵抗測定部210、すなわち、第1、第2及び第3コンタクト抵抗測定部210a、210b及び210cは、それぞれ第1、第2及び第3オーミック電極対220a、220b及び220c(これらを総称してオーミック電極対220として示す。)を備えている。異なる第1、第2及び第3コンタクト抵抗測定部210a、210b及び210cに属するオーミック電極222a〜222c(以下、オーミック電極を総称して符号222で示す。)及び224a〜224c(以下、オーミック電極を総称して符号224で示す。)の電極幅W及び電極間隔である第2間隔Lは等しいが、第1、第2及び第3コンタクト抵抗測定部210a、210b及び210c毎に、電極長である第2電極長dが異なる長さd1、d2及びd3として設けられている。 On the other hand, in the contact resistance evaluation region 200, the plurality of second electrical resistance measurement units 210, that is, the first, second, and third contact resistance measurement units 210a, 210b, and 210c are respectively the first, second, and third ohmics. Electrode pairs 220a, 220b, and 220c (collectively referred to as ohmic electrode pairs 220) are provided. Ohmic electrodes 222a to 222c (hereinafter referred to generically as 222) and 224a to 224c (hereinafter referred to as ohmic electrodes) belonging to different first, second and third contact resistance measuring units 210a, 210b and 210c. collectively indicated by reference numeral 224.) Although equal second distance L B is an electrode width W and the electrode spacing of the first, second and third contact resistance measuring unit 210a, for each 210b and 210c, the electrode length is the second electrode length d B are provided as different lengths d1, d2 and d3.

次に、コンタクト抵抗評価領域200が備える複数の第2電気抵抗測定部210(第1、第2及び第3コンタクト抵抗測定部210a、210b及び210c)について、それぞれ電極間の第2電気抵抗R(R4、R5及びR6)を測定する。図4は、コンタクト抵抗評価領域200における測定結果を示すグラフであって、第2電極長dを横軸、及び、第2電気抵抗Rを縦軸として示している。コンタクト抵抗評価領域200での電気抵抗Rの測定結果を、第2電極長d(d1、d2及びd3)を横軸、及び、第2電気抵抗R(R4、R5及びR6)を縦軸とした直交座標面上にプロットする。 Next, for the plurality of second electrical resistance measurement units 210 (first, second, and third contact resistance measurement units 210a, 210b, and 210c) included in the contact resistance evaluation region 200, the second electrical resistance R B between the electrodes, respectively. (R4, R5 and R6) are measured. Figure 4 is a graph showing the measurement results of the contact resistance evaluation region 200 indicates the horizontal axis a second electrode length d B, and the second electrical resistance R B as the vertical axis. The measurement result of the electric resistance R in the contact resistance evaluation region 200 is expressed by using the second electrode length d B (d1, d2, and d3) as the horizontal axis and the second electric resistance R B (R4, R5, and R6) as the vertical axis. Plot on the Cartesian coordinate plane.

図1、図2(A)、図2(B)及び図5を参照して、半導体基板20の電極下変質層232及び234におけるシート抵抗である第2シート抵抗Rs´(Ω/□)と、オーミック電極222及び224の半導体基板20に対するコンタクト抵抗ρc(Ωcm)を求める方法について説明する。図5は、分布定数回路モデルを説明するための模式図であって、コンタクト抵抗評価領域200の第2電気抵抗測定部210を例にとって示している。図5では、電極中心直線C(図2(A)参照。)に平行な方向、すなわち、オーミック電極の長さ方向にx軸を取り、オーミック電極222の長さ方向の両端のx座標をそれぞれ0及びdとしている。なお、オーミック電極222の両端のうち、非変質層236と電極下変質層232の境界に当たる部分のx座標を0としている。 With reference to FIG. 1, FIG. 2 (A), FIG. 2 (B) and FIG. 5, the second sheet resistance Rs ′ (Ω / □) which is the sheet resistance in the under-electrode deteriorated layers 232 and 234 of the semiconductor substrate 20 A method for obtaining the contact resistance ρc (Ωcm 2 ) of the ohmic electrodes 222 and 224 to the semiconductor substrate 20 will be described. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the distributed constant circuit model, and illustrates the second electrical resistance measurement unit 210 in the contact resistance evaluation region 200 as an example. In FIG. 5, the x-axis is taken in the direction parallel to the electrode center straight line C (see FIG. 2A), that is, the length direction of the ohmic electrode, and the x-coordinates at both ends in the length direction of the ohmic electrode 222 are respectively shown. 0 and d. In addition, the x coordinate of the part which hits the boundary of the non-altered layer 236 and the under-electrode degraded layer 232 in both ends of the ohmic electrode 222 is set to 0.

オーミック電極222の第2電極長がdであり、及び、電極幅がWである場合、微少長さΔxあたりの、コンタクト抵抗(以下、微少コンタクト抵抗と称することもある。)Ra及び電極下変質層232におけるシート抵抗(以下、微少シート抵抗と称することもある。)Rbは、それぞれ、Ra=ρc/(W×Δx)及びRb=Rs´×Δx/Wとなる。図5に示す分布定数回路モデルは、x軸方向に微少シート抵抗Rb及び微少コンタクト抵抗Raが均等に分布し、微少シート抵抗Rbは互いに直列に接続され、及び、微少コンタクト抵抗Raは、オーミック電極222と微少シート抵抗Rbの間に互いに並列に接続されたモデルである。 A second electrode length d B of the ohmic electrode 222, and, if the electrode width is W, per minute length [Delta] x, the contact resistance (hereinafter, also referred to as minute contact resistance.) Ra and electrodes under The sheet resistance (hereinafter also referred to as “micro sheet resistance”) Rb in the altered layer 232 is Ra = ρc / (W × Δx) and Rb = Rs ′ × Δx / W, respectively. In the distributed constant circuit model shown in FIG. 5, the minute sheet resistance Rb and the minute contact resistance Ra are evenly distributed in the x-axis direction, the minute sheet resistance Rb is connected to each other in series, and the minute contact resistance Ra is an ohmic electrode. This model is connected in parallel between 222 and the minute sheet resistance Rb.

キルヒホッフの法則を用いると、x軸上の点xと、微少長さΔxだけ離れたx軸上の点x+Δxとの間の電圧降下、及び、電流の変化の大きさを表す式として、(5a)式及び(5b)式が得られる。   Using Kirchhoff's law, the voltage drop between the point x on the x-axis and the point x + Δx on the x-axis separated by a minute length Δx and the magnitude of the change in current can be expressed as (5a ) And (5b) are obtained.

V(x+Δx)−V(x)=−Rb×I(x)
=−(Rs´×Δx/W)×I(x) (5a)
I(x+Δx)−I(x)=−V(x)/Ra
=−(W×Δx/ρc)×V(x) (5b)
V (x + Δx) −V (x) = − Rb × I (x)
= − (Rs ′ × Δx / W) × I (x) (5a)
I (x + Δx) −I (x) = − V (x) / Ra
= − (W × Δx / ρc) × V (x) (5b)

これらの(5a)式及び(5b)式のそれぞれについて、Δxを0とした極限を考えると、微分方程式である、下記の(5c)式及び(5d)式が得られる。   Considering the limit where Δx is 0 for each of these equations (5a) and (5b), the following equations (5c) and (5d), which are differential equations, are obtained.

dV/dx=−Rs/W×I(x) (5c)
dI/dx=−W/ρc×V(x) (5d)
dV / dx = −Rs / W × I (x) (5c)
dI / dx = −W / ρc × V (x) (5d)

ここで得られた(5c)式及び(5d)式をさらにxで微分して、微分の結果得られた式に(5c)及び(5d)式を代入すると、下記の(5e)式及び(5f)式が得られる。   The equations (5c) and (5d) obtained here are further differentiated by x, and when the equations (5c) and (5d) are substituted into the equations obtained as a result of the differentiation, the following equations (5e) and ( 5f) Equation is obtained.

V/dx =−Rs´/W×dI(x)/dx
=(Rs´/ρc)×V(x) (5e)
I/dx =−W/ρc×dV(x)/dx
=(Rs´/ρc)×I(x) (5f)
d 2 V / dx 2 = −Rs ′ / W × dI (x) / dx
= (Rs ′ / ρc) × V (x) (5e)
d 2 I / dx 2 = −W / ρc × dV (x) / dx
= (Rs ′ / ρc) × I (x) (5f)

ここで、上述の(1)式で定義される遷移長Ltを用いると、微分方程式である(5f)式の一般解として、(5h)式が得られる。   Here, when the transition length Lt defined by the above equation (1) is used, the equation (5h) is obtained as a general solution of the equation (5f) which is a differential equation.

I(x)=a×exp(x/Lt)+b×exp(−x/Lt) (5h)        I (x) = a * exp (x / Lt) + b * exp (-x / Lt) (5h)

ここで、a及びbは、定数である。   Here, a and b are constants.

半導体基板の電極間の領域から、電極下の領域に流れ込む電流をIとすると、I(0)=Iとなる。また、x>dの領域では、電極下変質層232及び電極222が存在しないため電流が流れず、従って、I(d)=0となる。I(0)=I及びI(d)=0をそれぞれ(5h)式に代入すると、以下の(5i)式及び(5j)式が得られる。 If the current flowing from the region between the electrodes of the semiconductor substrate into the region below the electrode is I 0 , I (0) = I 0 . Further, in the region of x> d B , no current flows because the sub-electrode alteration layer 232 and the electrode 222 are not present, and therefore I (d B ) = 0. Substituting I (0) = I 0 and I (d B ) = 0 into the equation (5h), the following equations (5i) and (5j) are obtained.

a+b=I (5i)
0=a×exp(d/Lt)+b×exp(−d/Lt) (5j)
a + b = I 0 (5i)
0 = a × exp (d B / Lt) + b × exp (−d B / Lt) (5j)

(5i)式及び(5j)式から、定数a及びbを求めて、(5h)式に代入すると、下記の(5k)式が得られる。   When the constants a and b are obtained from the equations (5i) and (5j) and substituted into the equation (5h), the following equation (5k) is obtained.

I(x)=I/{exp(d/Lt)−exp(−d/Lt)}
×[exp{(d−x)/Lt}−exp{−(d−x)/Lt}]
=I×sinh{(d−x)/Lt}/{sinh(d/Lt)}
(5k)
I (x) = I 0 / {exp (d B / Lt) −exp (−d B / Lt)}
× [exp {(d B -x ) / Lt} -exp {- (d B -x) / Lt}]
= I 0 × sinh {(d B −x) / Lt} / {sinh (d B / Lt)}
(5k)

また、(5k)式を(5d)式に代入すると、下記の(5m)式が得られる。   Further, when the formula (5k) is substituted into the formula (5d), the following formula (5m) is obtained.

V(x)=−(ρc/W)×dI(x)/dx
=(ρc×I)/(W×Lt)×cosh{(d−x)/Lt}
/sinh(d/Lt)} (5m)
V (x) = − (ρc / W) × dI (x) / dx
= (Ρc × I 0 ) / (W × Lt) × cosh {(d B −x) / Lt}
/ Sinh (d B / Lt)} (5 m)

ここで、exp(d/Lt)を級数展開すると、下記の(8a)式になる。 Here, when exp (d B / Lt) is expanded in series, the following equation (8a) is obtained.

exp(d/Lt)
=1+(d/Lt)+(d/Lt)/2!+(d/Lt)/3!
+…+(d/Lt)/k!+… (8a)
exp (d B / Lt)
= 1 + (d B / Lt ) + (d B / Lt) 2/2! + (D B / Lt) 3 /3!
+ ... + (d B / Lt) k / k! + ... (8a)

なお、1以上の整数kに対して、k!は、下記の(8b)式で表される。   For an integer k of 1 or more, k! Is represented by the following equation (8b).

k!=k×(k−1)×…×2×1 (8b)        k! = K * (k-1) * ... * 2 * 1 (8b)

ここで、例えば、d/Lt=1/3の場合は、exp(d/Lt)の真の値と、exp(d/Lt)の近似値である1+d/Ltとの差は5%程度であり、d/Lt=1/10の場合は、exp(d/Lt)の真の値((8c)式の左辺)と、exp(d/Lt)の近似値である1+d/Lt((8c)式の右辺)との差は1%以下になる。従って、d<<Lt、すなわち、要求される測定精度に応じて、(d/Lt)の2次以上の項は無視することができるときは、以下の(8c)式の近似が成り立つ。 Here, for example, in the case of d B / Lt = 1/3 , the difference between the true value, and 1 + d B / Lt is an approximation of exp (d B / Lt) of exp (d B / Lt) is is about 5%, in the case of d B / Lt = 1/10 , and exp true value of (d B / Lt) (( 8c) left side of equation) in approximation of exp (d B / Lt) The difference from a certain 1 + d B / Lt (the right side of the equation (8c)) is 1% or less. Accordingly, when d B << Lt, that is, the second-order or higher term of (d B / Lt) can be ignored according to the required measurement accuracy, the following approximation of equation (8c) holds. .

exp(d/Lt)=1+d/Lt (8c) exp (d B / Lt) = 1 + d B / Lt (8c)

(5m)式に対して、(8c)式に示される近似を行うと、下記の(5n)式を得ることができる。   When the approximation shown in the equation (8c) is performed on the equation (5m), the following equation (5n) can be obtained.

V(0)
=(ρc×I)/(W×Lt)×{(1+d/Lt)+(1−d/Lt)}
/{(1+d/Lt)−(1−d/Lt)}
=(ρc×I)/(W×d) (5n)
V (0)
= (Ρc × I 0 ) / (W × Lt) × {(1 + d B / Lt) + (1−d B / Lt)}
/ {(1 + d B / Lt)-(1-d B / Lt)}
= (Ρc × I 0 ) / (W × d B ) (5n)

ここで、半導体基板の電極間の領域である非変質層236における第1シート抵抗Rs(Ω/□)の、単位長さあたりの大きさはRs/Wである。従って、x=0での電圧降下をVとすると、電極間の電位差ΔVは、オーミック電極222a及び224aでの電圧降下分(2×V)と、電極間の第1シート抵抗による電圧降下分(I×Rs×L/W)の和として、下記の(5r)式で表される。 Here, the size per unit length of the first sheet resistance Rs (Ω / □) in the non-altered layer 236 that is a region between the electrodes of the semiconductor substrate is Rs / W. Therefore, if the voltage drop at x = 0 is V 0 , the potential difference ΔV between the electrodes is the voltage drop due to the voltage drop (2 × V 0 ) at the ohmic electrodes 222a and 224a and the first sheet resistance between the electrodes. It is represented by the following equation (5r) as the sum of minutes (I 0 × Rs × L B / W).

ΔV=2×V+I×Rs×L/W (5r) ΔV = 2 × V 0 + I 0 × Rs × L B / W (5r)

この場合の電極間の電位差ΔVは、(5n)式及び(5r)式から得られる、下記の(5s)式で表すことができる。   In this case, the potential difference ΔV between the electrodes can be expressed by the following equation (5s) obtained from the equations (5n) and (5r).

ΔV=I×{2×ρc/(W×d)+Rs×L/W} (5s) ΔV = I 0 × {2 × ρc / (W × d) + Rs × L B / W} (5 s)

従って、第2電極長dが、遷移長Ltに対して、上述の(8c)式の近似が成り立つ長さである場合は、コンタクト抵抗評価領域200の第2電気抵抗Rと第2電極長dは、下記の(5)式を満たす。 Accordingly, the second electrode length d B is the transition length Lt, if the approximation of the above mentioned (8c) expression is a length holds, second electrical resistance R B and a second electrode contact resistance evaluation region 200 the length d B satisfy the following equation (5).

=ρc/(W×d)+Rs×L/W (5) R B = ρc / (W × d B ) + Rs × L B / W (5)

コンタクト抵抗測定領域200の測定結果から上述の(5)式を用いて、コンタクト抵抗ρcの評価を行う。ここで、シート抵抗評価領域100とコンタクト抵抗評価領域200は同じ半導体基板20に設けられているので、第1シート抵抗Rsとして、図3を参照して説明したTLM法を用いて得られた第1シート抵抗Rsを用いることができる。   From the measurement result of the contact resistance measurement region 200, the contact resistance ρc is evaluated using the above-described equation (5). Here, since the sheet resistance evaluation region 100 and the contact resistance evaluation region 200 are provided on the same semiconductor substrate 20, the first sheet resistance Rs obtained using the TLM method described with reference to FIG. One sheet resistance Rs can be used.

シート抵抗評価領域100の第2電気抵抗Rの測定結果に対して、この第1シート抵抗Rs、第2電極長d、電極幅W、第2間隔L、及び、測定された第2電気抵抗Rを(5)式に代入すると、コンタクト抵抗ρcが求められる。 The second electrical resistance measurements of R B of the sheet resistance evaluation region 100, the first sheet resistance Rs, the second electrode length d B, electrode width W, the second distance L B, and the second measured substituting electrical resistance R B in (5), the contact resistance ρc is determined.

ここで、第2電極長dと第2電気抵抗Rとが、上述の(5)式の関係を満たすためには、第2電極長dが、遷移長Ltに対して、上述の(8c)式の近似が成り立つ長さである必要がある。しかしながら、コンタクト抵抗評価領域200に形成されたオーミック電極の第2電極長d(d1、d2及びd3)は、測定前には正確な遷移長Ltの値が分かっていないため、必ずしも、全ての電極に対して、(8c)式の近似が成り立つわけではない。従って、ここでは、第2電極長dが、(1)式においてRs´=Rsとしたときに得られる仮遷移長Lt´に対してd<<Lt´の関係を有する、第2電気抵抗測定部210で測定された、第2電気抵抗Rの測定結果を用いる。通常のTLM法を用いる場合には、d>>Lt´の関係を有する大きさにしているが、この場合、上述した(2)式が示すように、測定された電気抵抗R((2)式では、第1電気抵抗R)の値は、電極長d((2)式では、第1電極長d)に依存しない。そこで、図4に示したような、コンタクト抵抗評価領域200での電気抵抗Rの測定結果をプロットしたグラフから、電気抵抗Rの測定値が第2電極長dに依存して変化する領域の測定結果(図4では、例えば電極長がd3の測定結果)を、d<<Lt´の関係を有する領域の測定結果とみなして、上述の(5)式に代入すれば良い。 Here, a second electrode length d B and the second electrical resistance R B is, to satisfy the relationship of the above equation (5), second electrode length d B is the transition length Lt, above The length must be such that the approximation of equation (8c) holds. However, since the second electrode length d B (d1, d2, and d3) of the ohmic electrode formed in the contact resistance evaluation region 200 is not known with an accurate value of the transition length Lt before measurement, The approximation of equation (8c) does not hold for the electrodes. Therefore, here, the second electrode length d B has a relationship of B B << Lt ′ with respect to the temporary transition length Lt ′ obtained when Rs ′ = Rs in the expression (1). measured by the resistance measuring unit 210, a measurement result of the second electrical resistance R B is used. When the normal TLM method is used, the size has a relationship of d >> Lt ′. In this case, the measured electric resistance R ((2) In the equation, the value of the first electric resistance R A ) does not depend on the electrode length d (in the equation (2), the first electrode length d A ). Therefore, as shown in FIG. 4, a graph plotting the measurement results of the electrical resistance R in the contact resistance evaluation region 200, the measured value of the electric resistance R of the area changes depending on the second electrode length d B The measurement result (in FIG. 4, for example, the measurement result when the electrode length is d3) may be regarded as the measurement result of the region having the relationship of d B << Lt ′ and substituted into the above-described equation (5).

また、d<<Ltの関係を有する第2電極長dに対する第2電気抵抗Rの測定結果が複数得られている場合には、これらの測定結果から、最小二乗法などの任意好適な方法を用いて下記の(5t)式に対応する曲線(図4中、符号IIで示す。)を近似的に求められる。 In addition, when a plurality of measurement results of the second electric resistance R B with respect to the second electrode length d B having the relationship of d B << Lt are obtained, any suitable method such as a least square method is obtained from these measurement results. A curve corresponding to the following equation (5t) (indicated by reference numeral II in FIG. 4) can be approximately obtained using a simple method.

=C/d+D (5t)
ここで、C及びDは定数とする。
R B = C / d B + D (5t)
Here, C and D are constants.

この(5t)式で表される、近似的に得られた曲線(以下、近似曲線と称することもある。)と、(5)式から得られる下記の(5u)式に、電極幅Wを代入して、コンタクト抵抗ρcを求めても良い。   Approximately obtained curve (hereinafter also referred to as approximate curve) represented by the equation (5t) and the following equation (5u) obtained from the equation (5) The contact resistance ρc may be obtained by substituting.

C=ρc/W (5u)        C = ρc / W (5u)

(3)式及び(4)式から導出される下記の(6)式、及び、上述の(1)式から、さらに下記の(7)式が導出される。   The following equation (7) is further derived from the following equation (6) derived from the equations (3) and (4) and the above equation (1).

Lt=A×B×W/(2×Rs´) (6)
Rs´=A×B×W/(4×ρc) (7)
Lt = A × B × W / (2 × Rs ′) (6)
Rs ′ = A 2 × B 2 × W 2 / (4 × ρc) (7)

(7)式に、上述した過程で求めたコンタクト抵抗ρcと、電極幅Wと、シート抵抗評価領域における測定結果から近似的に得られる一次直線の傾きA及び横軸との切片−Bとを代入して、第2シート抵抗Rs´を求める。   In Equation (7), the contact resistance ρc, the electrode width W, and the slope A of the linear straight line obtained approximately from the measurement result in the sheet resistance evaluation region and the intercept −B with the horizontal axis are obtained in the above-described process. By substituting, the second sheet resistance Rs ′ is obtained.

さらに、上述した過程で得られた、コンタクト抵抗ρcと第2シート抵抗Rs´から、(1)式を用いて遷移長Ltを求めることができる。   Furthermore, the transition length Lt can be obtained using the equation (1) from the contact resistance ρc and the second sheet resistance Rs ′ obtained in the above-described process.

ここでは、この発明による測定を実施する前は定まらない遷移長Ltの代わりに、上述の(1a)式で定義される仮遷移長Lt´を基準として、(8c)式の近似が成り立つような第2電極長dを有する第2電気抵抗測定部210を選択して(5)式に代入する場合を例にとって説明したが、この例に限定されるものではない。 Here, instead of the transition length Lt that is not determined before the measurement according to the present invention is performed, the approximation of the equation (8c) is established based on the provisional transition length Lt ′ defined by the above equation (1a). has been described as an example when assigning the second select the electrical resistance measuring section 210 (5) having a second electrode length d B, it is not limited to this example.

例えば、非変質層のシート抵抗Rsを求める際に得られる上述の(4)式において、Rs´=Rsとみなすことによって得られるLt(=B/2)の値を仮遷移長Lt´´として、この値を基準としても良い。   For example, in the above equation (4) obtained when obtaining the sheet resistance Rs of the unaltered layer, the value of Lt (= B / 2) obtained by assuming that Rs ′ = Rs is used as the temporary transition length Lt ″. This value may be used as a reference.

また、上述した過程により、(5)式及び(7)式を用いてコンタクト抵抗ρc及び第2シート抵抗Rs´を求めた後では、得られた遷移長Ltを基準とすることができる。この場合、測定結果である遷移長Ltに対して、(8c)式の近似が成り立つような電極長dを有する第2電気抵抗測定部210を選択して、再び、上述したコンタクト抵抗ρcを評価する過程を行えば良い。この結果、遷移長Ltと仮遷移長Lt´又はLt´´との差が大きい場合であっても、(8c)式の近似が成り立つ第2電極長dを有する第2電気抵抗測定部210を選択できるので、より正確なコンタクト抵抗ρc、電極下変質層のシート抵抗である第2シート抵抗Rs´、及び遷移長Ltを求めることができる。 In addition, after obtaining the contact resistance ρc and the second sheet resistance Rs ′ using the equations (5) and (7) by the above-described process, the obtained transition length Lt can be used as a reference. In this case, the second electrical resistance measurement unit 210 having the electrode length d that satisfies the approximation of the equation (8c) is selected with respect to the transition length Lt as the measurement result, and the above-described contact resistance ρc is evaluated again. What is necessary is just to perform the process. As a result, the transition length Lt and even when the difference between the temporary transition length Lt' or Lt'' is large, the second electrical resistance measuring section 210 having a second electrode length d B which holds the approximation (8c) formula Therefore, the more accurate contact resistance ρc, the second sheet resistance Rs ′ that is the sheet resistance of the altered layer under the electrode, and the transition length Lt can be obtained.

なお、図1では、シート抵抗評価領域100及びコンタクト抵抗評価領域200は、第1及び第2電気抵抗測定部110及び210をそれぞれ3つ備える構成を例として説明したが、何ら3つに限定されるものではない。シート抵抗評価領域100には、第1間隔Lと第1電気抵抗Rとが満たす(2)式を得るのに必要な個数の第1電気抵抗測定部110を備えれば良い。従って、シート抵抗評価領域100には、第1電気抵抗測定部110は、2以上設けられていれば良い。 In FIG. 1, the sheet resistance evaluation region 100 and the contact resistance evaluation region 200 have been described as an example of a configuration including three first and second electrical resistance measurement units 110 and 210, but the number is limited to three. It is not something. The sheet resistance evaluation region 100 may be Sonaere the first electrical resistance measuring unit 110 of the necessary number to obtain a first distance L A first electrical resistor R A and satisfies (2). Therefore, two or more first electrical resistance measurement units 110 may be provided in the sheet resistance evaluation region 100.

また、コンタクト抵抗評価領域200は、第2電極長dと第2電気抵抗Rとが満たす(5)式を得るのに必要な個数の第2電気抵抗測定部210を備えれば良い。例えば、電極幅W及び第2間隔Lは当該第2電気抵抗測定部210の形状から任意好適な測定によって得られ、しかも、第1シート抵抗Rsは、TLM法によって得られるので、(8c)式の近似が成り立つようなオーミック電極を有する第2電気抵抗測定部210は、1以上設けられていれば良い。 The contact resistance evaluation region 200 may be Sonaere the second electrical resistance measuring unit 210 of the necessary number to obtain a second electrode length d B and the second electrical resistance R B satisfy (5). For example, the electrode width W and the second distance L B is obtained by any suitable measurement from the shape of the second electrical resistance measuring unit 210, moreover, the first sheet resistance Rs is, since obtained by TLM method, (8c) One or more second electrical resistance measurement units 210 having ohmic electrodes that can be approximated by the equation need only be provided.

ただし、第2電極長dに対して(8c)式の近似が成立するか否かを判定するためには、2以上の第2電気抵抗測定部210を用いるのが好適であり、また、測定精度を高めるためには、(8c)式の近似が成り立つような第2電気抵抗測定部210が2以上設けられているのが好適である。 However, in order to approximate the (8c) formula with respect to the second electrode length d B to determine whether satisfied is preferable to use two or more second electrical resistance measuring section 210, also, In order to improve the measurement accuracy, it is preferable to provide two or more second electric resistance measurement units 210 that can approximate the equation (8c).

この発明のコンタクト抵抗評価方法及びコンタクト抵抗評価用構造体によれば、電極間隔Lが異なる複数の電極対について電気抵抗Rを測定して、その結果に対して(1)〜(4)式を用いて半導体基板の電極間の領域である非変質層のシート抵抗Rsを求め、さらに、電極長dが異なる複数の電極対について電気抵抗Rを測定して、その結果に対して(5)式を用いてコンタクト抵抗を求めるので、半導体基板のシート抵抗が電極下の電極下変質層とそれ以外の非変質層とで異なる場合であっても、正確にコンタクト抵抗の評価ができる。また、非変質層のシート抵抗及びコンタクト抵抗に対して(6)式及び(7)式を用いて電極下変質層のシート抵抗も求めることができる。   According to the contact resistance evaluation method and the contact resistance evaluation structure of the present invention, the electrical resistance R is measured for a plurality of electrode pairs having different electrode intervals L, and the formulas (1) to (4) are expressed for the results. The sheet resistance Rs of the non-altered layer that is the region between the electrodes of the semiconductor substrate is obtained, and the electrical resistance R is measured for a plurality of electrode pairs having different electrode lengths d. Therefore, even when the sheet resistance of the semiconductor substrate differs between the under-electrode altered layer and the other non-altered layers, the contact resistance can be accurately evaluated. Further, the sheet resistance of the under-electrode deteriorated layer can also be obtained using the equations (6) and (7) with respect to the sheet resistance and contact resistance of the non-modified layer.

従って、オーミック電極を形成する際に行われる熱処理によって、半導体基板の電極下の領域が変質した場合であっても正確にコンタクト抵抗を評価することができるともに、変質した電極下変質層のシート抵抗も正確に評価することができる。   Therefore, the contact resistance can be accurately evaluated even when the region under the electrode of the semiconductor substrate is altered by the heat treatment performed when the ohmic electrode is formed, and the sheet resistance of the altered layer under the electrode is altered. Can also be evaluated accurately.

コンタクト抵抗評価用構造体を説明するための概略平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the structure for contact resistance evaluation. 電気抵抗測定部を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating an electrical resistance measurement part. シート抵抗評価領域における測定結果を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the measurement result in a sheet resistance evaluation area. コンタクト抵抗評価領域における測定結果を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the measurement result in a contact resistance evaluation area | region. 分布定数回路モデルを説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a distributed constant circuit model.

符号の説明Explanation of symbols

10 コンタクト抵抗評価用構造体
20 半導体基板
22 第1の主表面
100 シート抵抗評価領域
110 第1電気抵抗測定部
110a、110b、110c シート抵抗測定部
120、120a、120b、120c オーミック電極対
122、122a、122b、122c オーミック電極
124、124a、124b、124c オーミック電極
130 メサ状構造体
131 上面
132、134、232、234 電極下変質層
136、236 非変質層
142a、144a 電極中心
142b、144b 長さ方向の辺
142c、144c 幅方向の辺
200 コンタクト抵抗評価領域
210 第2電気抵抗測定部
210a、210b、210c コンタクト抵抗測定部
220、220a、220b、220c オーミック電極対
222、222a、222b、222c オーミック電極
224、224a、224b、224c オーミック電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Contact resistance evaluation structure 20 Semiconductor substrate 22 1st main surface 100 Sheet resistance evaluation area 110 1st electrical resistance measurement part 110a, 110b, 110c Sheet resistance measurement part 120, 120a, 120b, 120c Ohmic electrode pair 122, 122a , 122b, 122c Ohmic electrode 124, 124a, 124b, 124c Ohmic electrode 130 Mesa structure 131 Upper surface 132, 134, 232, 234 Under-electrode altered layer 136, 236 Non-altered layer 142a, 144a Electrode center 142b, 144b Length direction Side 142c, 144c width direction side 200 contact resistance evaluation region 210 second electric resistance measurement unit 210a, 210b, 210c contact resistance measurement unit 220, 220a, 220b, 220c ohmic electrode pair 222, 222a, 222b, 222c Ohmic electrodes 224, 224a, 224b, 224c Ohmic electrodes

Claims (3)

それぞれ複数の電気抵抗測定部を備えるシート抵抗評価領域及びコンタクト抵抗評価領域が設けられ、
前記電気抵抗測定部は、共通の半導体基板と、該半導体基板上に離間して設けられた、大きさ及び形状が互いに同一である一対のオーミック電極と、該オーミック電極直下の、前記半導体基板の表面領域に形成された電極下変質層と、一対の前記オーミック電極間の、前記半導体基板の表面領域の非変質層とを有しており、
同一の前記電気抵抗測定部に属する2個のオーミック電極は平面形状が矩形であり、かつ、大きさ及び形状が互いに同一であり、一対の対向するオーミック電極の幅方向の辺は互いに平行であり、及び、前記オーミック電極の長さ方向の辺は電極中心間を結ぶ直線に平行であり、
複数の前記電気抵抗測定部のうち、前記シート抵抗評価領域に設けられたそれぞれの前記電気抵抗測定部を第1電気抵抗測定部とし、該第1電気抵抗測定部のそれぞれに属する前記オーミック電極の第1電極長d及び電極幅Wが互いに等しく、かつ、一対のオーミック電極の第1間隔Lが互いに異なっており、
複数の前記電気抵抗測定部のうち、前記コンタクト抵抗評価領域に設けられたそれぞれの前記電気抵抗測定部を第2電気抵抗測定部とし、該第2電気抵抗測定部のそれぞれに属する前記一対のオーミック電極の第2間隔L及び前記電極幅Wが互いに等しく、かつ、第2電極長dが互いに異なっている
コンタクト抵抗評価用構造体を用いて、前記半導体基板上に形成された前記一対のオーミック電極間の測定された電気抵抗から、前記オーミック電極と前記半導体基板との間のコンタクト抵抗を評価するにあたり、
複数の前記第1電気抵抗測定部のそれぞれについて、前記一対のオーミック電極間の第1電気抵抗Rを測定する過程と、
前記第1間隔Lを横軸、及び、測定された前記第1電気抵抗Rを縦軸としたときに近似的に得られる、傾きがA及び横軸との切片が−Bである1次直線から、前記第1間隔L、前記第1電気抵抗R、前記非変質層のシート抵抗Rs、前記電極下変質層のシート抵抗Rs´、前記電極幅W、及び、下記の(1)式で定義される遷移長Ltが満たす下記の(2)式を用いて、下記の(3)及び(4)式を導出し、前記(3)式から前記非変質層のシート抵抗Rsを求める過程と、
Lt=(ρc/Rs´)1/2 (1)
=2×Rs´×Lt/W+Rs×L/W (2)
A=Rs/W (3)
B=2×Rs´×Lt/Rs (4)
複数の前記第2電気抵抗測定部のそれぞれについて、前記一対のオーミック電極間の第2電気抵抗Rを測定する過程と、
前記第2電極長dが、前記(1)式においてRs´=Rsとしたときに得られる仮遷移長Lt´に対してd<<Lt´の関係を有する、第2電気抵抗測定部で測定された、第2電気抵抗Rから、前記第2電極長d、前記第2電気抵抗R、前記コンタクト抵抗ρc、前記非変質層のシート抵抗Rs、前記第2間隔L及び前記電極幅Wが満たす下記の(5)式を用いて前記コンタクト抵抗ρcを求める過程と、
=2×ρc/(W×d)+Rs×L/W (5)
前記(3)及び(4)式から導出される下記の(6)式と、前記(1)式とから導出される下記の(7)式を用いて、前記傾きA、前記切片−B及び前記電極幅Wから前記電極下変質層のシート抵抗Rs´を求める過程と、
Lt=A×B×W/(2×Rs´) (6)
Rs´=A×B×W/(4×ρc) (7)
前記コンタクト抵抗ρcと前記電極下変質層のシート抵抗Rs´から前記(1)式を用いて遷移長Ltを求める過程と
を備えることを特徴とするコンタクト抵抗評価方法。
A sheet resistance evaluation region and a contact resistance evaluation region each having a plurality of electrical resistance measurement units are provided,
The electrical resistance measurement unit includes a common semiconductor substrate, a pair of ohmic electrodes that are spaced apart on the semiconductor substrate and have the same size and shape, and the semiconductor substrate directly below the ohmic electrode. It has an under-electrode altered layer formed in the surface region, and a non-altered layer in the surface region of the semiconductor substrate between the pair of ohmic electrodes,
Two ohmic electrodes belonging to the same electrical resistance measuring unit have a rectangular planar shape, the same size and shape, and the sides in the width direction of a pair of opposing ohmic electrodes are parallel to each other. And the lengthwise sides of the ohmic electrode are parallel to a straight line connecting the electrode centers,
Among the plurality of electrical resistance measurement units, each of the electrical resistance measurement units provided in the sheet resistance evaluation region is defined as a first electrical resistance measurement unit, and the ohmic electrodes belonging to each of the first electrical resistance measurement units the first electrode length d a and the electrode width W is equal to each other and a first distance L a pair of ohmic electrodes are different from each other,
Among the plurality of electrical resistance measurement units, each of the electrical resistance measurement units provided in the contact resistance evaluation region is a second electrical resistance measurement unit, and the pair of ohmics belonging to each of the second electrical resistance measurement units the second distance L B, and the electrode width W is equal to each other of the electrodes, and, using a second electrode length d B each other Mixed contact resistance evaluation structure, the pair of which are formed on the semiconductor substrate In evaluating the contact resistance between the ohmic electrode and the semiconductor substrate from the measured electrical resistance between the ohmic electrodes,
For each of the plurality of first electrical resistance measurement units, a process of measuring a first electrical resistance RA between the pair of ohmic electrodes;
The horizontal axis of the first distance L A, and, approximately obtained when the measured first electrical resistor R A has a longitudinal axis, the intercept of the slope A and the horizontal axis is a -B 1 From the next straight line, the first distance L A , the first electric resistance R A , the sheet resistance Rs of the non-altered layer, the sheet resistance Rs ′ of the altered layer under the electrode, the electrode width W, and the following (1 ) The following formulas (3) and (4) are derived using the following formula (2) that is satisfied by the transition length Lt defined by the formula, and the sheet resistance Rs of the non-altered layer is calculated from the formula (3). The process of seeking
Lt = (ρc / Rs ′) 1/2 (1)
R A = 2 × Rs ′ × Lt / W + Rs × L A / W (2)
A = Rs / W (3)
B = 2 × Rs ′ × Lt / Rs (4)
For each of a plurality of the second electrical resistance measuring section, and a process of measuring a second electric resistance R B between the pair of ohmic electrodes,
The second electrode length d B is the (1) d B << having a relationship Lt', second electrical resistance measuring unit relative to the temporary transition length Lt' obtained when the Rs' = Rs in formula From the second electrical resistance R B measured in Step 2, the second electrode length d B , the second electrical resistance R B , the contact resistance ρc, the sheet resistance Rs of the non-altered layer, the second spacing L B and A process of obtaining the contact resistance ρc using the following formula (5) that the electrode width W satisfies:
R B = 2 × ρc / (W × d) + Rs × L B / W (5)
Using the following equation (6) derived from the equations (3) and (4) and the following equation (7) derived from the equation (1), the slope A, the intercept −B, and Obtaining the sheet resistance Rs ′ of the altered layer under the electrode from the electrode width W;
Lt = A × B × W / (2 × Rs ′) (6)
Rs ′ = A 2 × B 2 × W 2 / (4 × ρc) (7)
A method for evaluating contact resistance, comprising: obtaining a transition length Lt from the contact resistance ρc and the sheet resistance Rs ′ of the altered layer under the electrode using the equation (1).
半導体基板上に形成された一対のオーミック電極間の電気抵抗から、該オーミック電極と前記半導体基板との間のコンタクト抵抗を評価するために使用されるコンタクト抵抗評価用構造体であって、
それぞれ複数の電気抵抗測定部を備えるシート抵抗評価領域及びコンタクト抵抗評価領域が設けられ、
前記電気抵抗測定部は、共通の半導体基板と、該半導体基板上に離間して設けられた、大きさ及び形状が互いに同一である一対のオーミック電極と、該オーミック電極直下の、前記半導体基板の表面領域に形成された電極下変質層と、一対の前記オーミック電極間の、前記半導体基板の表面領域の非変質層とを有しており、
同一の前記電気抵抗測定部に属する2個のオーミック電極は平面形状が矩形であり、かつ、大きさ及び形状が互いに同一であり、一対の対向するオーミック電極の幅方向の辺は互いに平行であり、及び、前記オーミック電極の長さ方向の辺は電極中心間を結ぶ直線に平行であり、
複数の前記電気抵抗測定部のうち、前記シート抵抗評価領域に設けられたそれぞれの前記電気抵抗測定部を第1電気抵抗測定部とし、該第1電気抵抗測定部に属する前記オーミック電極の第1電極長d及び電極幅Wが互いに等しく、かつ、一対のオーミック電極の第1間隔Lが互いに異なっており、
複数の前記電気抵抗測定部のうち、前記コンタクト抵抗評価領域に設けられたそれぞれの前記電気抵抗測定部を第2電気抵抗測定部とし、該第2電気抵抗測定部に属する前記一対のオーミック電極の第2間隔L及び前記電極幅Wが互いに等しく、かつ、第2電極長dが互いに異なっている
ことを特徴とするコンタクト抵抗評価用構造体。
A contact resistance evaluation structure used for evaluating contact resistance between the ohmic electrode and the semiconductor substrate from an electrical resistance between a pair of ohmic electrodes formed on the semiconductor substrate,
A sheet resistance evaluation region and a contact resistance evaluation region each having a plurality of electrical resistance measurement units are provided,
The electrical resistance measurement unit includes a common semiconductor substrate, a pair of ohmic electrodes that are spaced apart on the semiconductor substrate and have the same size and shape, and the semiconductor substrate directly below the ohmic electrode. It has an under-electrode altered layer formed in the surface region, and a non-altered layer in the surface region of the semiconductor substrate between the pair of ohmic electrodes,
Two ohmic electrodes belonging to the same electrical resistance measuring unit have a rectangular planar shape, the same size and shape, and the sides in the width direction of a pair of opposing ohmic electrodes are parallel to each other. And the lengthwise sides of the ohmic electrode are parallel to a straight line connecting the electrode centers,
Among the plurality of electrical resistance measurement units, each of the electrical resistance measurement units provided in the sheet resistance evaluation region is set as a first electrical resistance measurement unit, and the first ohmic electrode belonging to the first electrical resistance measurement unit is used. electrode length d a and the electrode width W is equal to each other and a first distance L a pair of ohmic electrodes are different from each other,
Of the plurality of electrical resistance measurement units, each of the electrical resistance measurement units provided in the contact resistance evaluation region is a second electrical resistance measurement unit, and the pair of ohmic electrodes belonging to the second electrical resistance measurement unit the second distance L B, and the electrode width W is equal to each other, the contact resistance evaluation structure, wherein a second electrode length d B are different from each other.
前記第2電気抵抗測定部に属する前記第2電極長d
下記の(1)式で定義される遷移長Ltに対して、exp(d/Lt)=1+d/Ltの近似が成り立つ長さであることを特徴とする請求項2に記載のコンタクト抵抗評価用構造体。
Lt=(ρc/Rs´)1/2 (1)
The second electrode length d B belonging to the second electric resistance measurement unit is approximated by exp (d B / Lt) = 1 + d B / Lt with respect to the transition length Lt defined by the following equation (1). The structure for contact resistance evaluation according to claim 2, wherein the structure is a length.
Lt = (ρc / Rs ′) 1/2 (1)
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