专利名称：双极型晶体管的集电区本征方块电阻的测量方法
技术领域：
本发明涉及一种测量电阻的测量结构和测量方法，更涉及一种测量双极型 晶体管集电区方块电阻的测量方法。
背景技术：
已知的双极型晶体管的集电区方块电阻测量结构如图1所示，该测量结构 是工艺条件和集电区的工艺条件相同的两端扩散电阻。^没计并测量具有不同长
度L和宽度W的电阻，在电阻两端加电压V，并测量流经该电阻的电流I。由 于这条路径中的电阻R包含集电区的本征方块电阻Rcc和非本征电阻Rcx,可 以由公式I^V/I-Rcd/W+Rcx拟合出如图2所示的曲线，其中纵坐标为R，横 坐标为L/W，斜率为本征方块电阻Rcc，截距为非本征电阻Rcx。
这种测量结构中，仅仅是利用电阻来拟合，不能真正反应双极型晶体管在 工作状态下的集电区的电阻
发明内容
本发明提出 一种双极型晶体管的集电区本征方块电阻的测量方法，能够解 决上述问题。
为了达到上述目的，本发明提出 一种双极型晶体管的集电区本征方块电阻 的测量方法，用于测量工作状态的双极型晶体管中的集电区本征方块电阻Rsh 和非本征电阻Rx,双极型晶体管包括发射区、基区和集电区，其中发射区包括 发射区金属引出，基区包括基区金属引出，集电区包括两个集电区金属引出， 包括以下步骤
a. 双极型晶体管的发射区保持零偏压，基区加第一电压Vbe;
b. 集电区的两个集电区金属引出上分别加第二电压Vce+AV、第三电压 Vce-AV,并测量流经集电区的电流I;
4c. 在多个具有相同长度Lc和不同宽度Wc的集电区的双极型晶体管上重复 步骤a和b;
d. 根据集电区的长度Lc、宽度Wc和电流I的数值，由公式
2 A V/ △ I=Rsh*Lc/ △ Wc+Rx
以Lc/AWc为横坐标、2AV/AI为纵坐标拟合出曲线，曲线的斜率为集电 区本征方块电阻Rsh，截距为集电区的非本征电阻Rx，其中AI为两次测量的电 流之差，AWc为集电区的宽度之差。
在步骤a中改变所述第一电压Vbe,并重复步骤b d，得到第一电压Vbe 的改变对集电区的本征方块电阻Rsh的影响。
此外，固定集电区的宽度Wc，改变集电区的长度Lc,也同样可以利用公 式2 A V/ △ 1= Rsh* A Lc/ Wc+ Rx拟合出相应的曲线，进而得到集电区的本征方 块电阻Rsh和非本征电阻Rx。
本发明通过将双极型晶体管置于工作状态下，较为精确地测得双极型晶体 管工作状态下集电区的本征方块电阻，并能够得知不同的输入电压Vbe对于集 电区本征方块电阻的影响。
图1所示为已知的双极型晶体管的集电区电阻测量结构； 图2所示为根据已知测量结构测量得到的数据所拟和得到的曲线； 图3a、图3b所示分别为本发明较佳实施例中测量SiGe双极型晶体管的集 电区本征方块电阻和非本征电阻的测量结构的俯视图和剖面图4所示为本发明较佳实施例中根据测量的数据拟合得到的曲线。
具体实施例方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 图3a、图3b所示分别为本发明较佳实施例中测量SiGe双极型晶体管的集
电区电阻，以提取集电区本征方块电阻和非本征电阻的测量结构的俯视图和剖面图。
与先前技术中仅测量双极型晶体管静态时的集电区电阻不同，本实施例是用来测量工作状态的双极型晶体管的集电区电阻。
图3a所示的双极型晶体管包括发射区E、基区B和集电区C,其中发射区 E包括发射区金属引出e，基区B包括基区金属引出b，集电区C包括集电区金 属引出cl和c2，集电区C的长度为Lc,宽度为Wc。
测量时，双极型晶体管所连接的测量电路需满足以下条件
发射区E保持零偏压；基区B加小偏压Vbe;集电区C的两个金属引出cl、 c2上分别加偏压Vce+A V和Vce-A V。
由于Vbe较小，流经EB结的电流也很小，和由于电压差2AV而产生的电 流相比可以忽略。
图3a和图3b所示的测量结构中，基区B上的偏压Vbe提供了双极型晶体 管一个输入电路，而集电区C上的偏压Vce提供了双极型晶体管输出电路，如 此，双极型晶体管处于工作状态下。
测量工作状态的集电区C的电阻，需要设计多个具有不同长度Lc和宽度 Wc的集电区C的双极型晶体管，分别进行测量。
例如，现有两个双极型晶体管，具有相同长度Lc而宽度分别为Wcl和Wc2 的集电区C，在集电区C的两个金属引出Cl和C2上分别加Vce+AV和Vce-AV的电压，并测量流经这两个双极型晶体管的集电区C的电流I!、 12,那么， 造成I,、 12数值上有区别的原因，就在于不同宽度的双极型晶体管的集电区C 所增加/减少的那部分，在本实施例中，为I Wcl-Wc2 l n^的那部分集电区c。
因此，对于多个具有不同长度Lc和宽度Wc的集电区C的双极型晶体管集 电区的电阻R可以由公式(1)得到，其中Rsh为集电区的本征方块电阻，Rx 为集电区的非本征电阻。
R= 2 △ V/A I=Rsh*Lc/A Wc +Rx (1)
根据公式(1 )和测量得到的数值，可以拟合出如图4所示的曲线，图4的 坐标图中，横坐标为Lc/AWc，纵坐标为R，则集电区C的本征方块电阻Rsh 为该曲线的斜率，而非本征电阻Rx则为该曲线的截距。
改变基区B的偏压Vbe，也可以得到不同的相关曲线(如图4所示)。从这 些曲线中可以看出，在不同的基区B的偏置条件下，集电区C的本征方块电阻 将会随基区偏压变化而变化。从图4中可以看出，在不同的输入电压Vbe下，
6也就是说，当双极型晶体管在不同的工作状态时，其集电区c的本征方块电阻
Rsh其实是不同的。
本实施例中，仅描述了两组双极型晶体管的集电区C的长度Lc一致，而宽 度Wc不同时的公式，本领域中具有通常知识者应当能够根据本实施例所揭露的 内容，当采用长度Lc不相同、宽度Wc相同时，集电区C的相差电阻R、电流 之差AI与长度之差厶Lc的关系为公式(2):
R=2AV/Al = Rsh*ALc/Wc+Rx (2)
在此不再——赘述。
本实施例中所测量的双极型晶体管例如是SiGe双极型晶体管，但并不以此 为限定，本领域具有通常知识者也可以在其他类型的双极型晶体管中釆用本发
明所提供的测量结构和测量方法得到在工作状态下的集电区的本征方块电阻和 非本征电阻。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各 种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.一种双极型晶体管的集电区本征方块电阻的测量方法，用于测量工作状态的双极型晶体管中的集电区本征方块电阻Rsh和非本征电阻Rx，该双极型晶体管包括发射区、基区和集电区，其中发射区包括发射区金属引出，基区包括基区金属引出，集电区包括两个集电区金属引出，其特征是，包括以下步骤a.该双极型晶体管的发射区保持零偏压，基区加第一电压Vbe；b.集电区的两个集电区金属引出上分别加第二电压Vce+ΔV、第三电压Vce-ΔV，并测量流经该集电区的电流I；c.在多个具有相同长度Lc和不同宽度Wc的集电区的双极型晶体管上重复步骤a和b；d.根据集电区的长度Lc、宽度Wc和电流I的数值，由公式2ΔV/ΔI＝Rsh*Lc/ΔWc+Rx以Lc/ΔWc为横坐标，2ΔV/ΔI为纵坐标拟合出曲线，该曲线的斜率为该集电区本征方块电阻Rsh，截距为该集电区的非本征电阻Rx，其中ΔI为两次测量的电流之差，ΔWc为该集电区的宽度之差。
2. 根据权利要求1所述的双极型晶体管的集电区本征方块电阻的测量方 法，其特征是，在步骤a中改变所述第一电压Vbe，并重复步骤一d，得到第一 电压Vbe的改变对该集电区的本征方块电阻Rsh的影响。
3. —种双极型晶体管的集电区本征方块电阻的测量方法，用于测量工作状 态的双极型晶体管中的集电区本征方块电阻Rsh和非本征电阻Rx，该双极型晶 体管包括发射区、基区和集电区，其中发射区包括发射区金属引出，基区包括 基区金属引出，集电区包括两个集电区金属引出，其特征是，包括以下步骤a. 该双极型晶体管的发射区保持零偏压，基区加第一电压Vbe;b. 集电区的两个集电区金属引出上分别加第二电压Vce+AV、第三电压 Vce-AV,并测量流经该集电区的电流I;c，在多个具有不同长度Lc和相同宽度Wc的集电区的双极型晶体管上重复 步骤a和b;d.根据集电区的长度Lc、宽度Wc和电流I的数值，由公式2△ V/A1= Rsh* △ Lc/ Wc+ Rx以ALc/Wc为横坐标、2厶V/厶I为纵坐标拟合出相应的曲线，该曲线的斜 率为该集电区本征方块电阻Rsh，截距为该集电区的非本征电阻Rx，其中AI 为两次测量的电流之差，ALc为该集电区的长度之差。
4.根据权利要求3所述的双极型晶体管的集电区本征方块电阻的测量方 法，其特征是，该测量方法还包括在步骤a中改变发射区与基区之间的第一电 压Vbe，并重复步骤b d,得到第一电压Vbe的改变对该集电区的本征方块电阻 Rsh的影响。
全文摘要
本发明提出一种双极型晶体管的集电区本征方块电阻的测量方法，双极型晶体管包括发射区、基区和集电区，其中发射区包括发射区金属引出，基区包括基区金属引出，集电区包括两个集电区金属引出，测量时，发射区保持零偏压，基区加第一电压Vbe；集电区的两个集电区金属引出上分别加第二电压Vce+ΔV、第三电压Vce-ΔV，并测量流经集电区的电流I；在多个具有相同长度Lc和不同宽度Wc的集电区的双极型晶体管上重复步骤a和b；根据集电区的长度Lc、宽度Wc和电流I的数值，由公式2ΔV/ΔI＝Rsh*Lc/ΔWc+Rx，以Lc/ΔWc为横坐标、2ΔV/ΔI为纵坐标拟合出曲线，曲线的斜率为集电区本征方块电阻Rsh，截距为集电区的非本征电阻Rx。
文档编号G01R27/08GK101666829SQ20091019646
公开日2010年3月10日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者王兵冰 申请人:上海宏力半导体制造有限公司