金屬-半導體歐姆接觸的性能由特定接觸電阻率（ρ?）表征，其準確測量對器件性能評估至關重要。傳輸線模型（TLM）方法，廣泛應用于從納米級集成電路到毫米級光伏器件的特定接觸電阻率測量，研究發(fā)現(xiàn)，不同尺寸的TLM結構測得值存在顯著差異，表明測試結構的幾何尺寸對提取結果有影響。

Xfilm 埃利的 TLM 接觸電阻測試儀，憑借高精度與智能化特性，為特定接觸電阻率（ρ?）和薄層電阻（Rsh）的測量提供可靠支持。本文通過系統(tǒng)分析TLM寬度、焊盤長度及測試結構類型（線性與圓形）對提取參數(shù)的影響，提出標準化測量建議，以提高ρ?的測量準確性。

TLM方法基礎

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(a) 典型 TLM 結構的頂視圖和橫截面圖；(b) 薄層電阻和傳輸長度的提取

傳輸線模型(TLM)方法最初由Shockley提出，典型 TLM 結構中金屬觸點的寬度為“W”，長度為“a”，間距各不相同。對每個相鄰觸點進行IV 測量。接觸墊兩端的電壓降是使用分布式電阻網(wǎng)絡或集總模型得出的，該模型假設W 較大。將傳輸長度L?定義為電壓降至觸點邊緣值的1/e 的距離。

TLM測量中的誤差分析

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系統(tǒng)誤差在TLM測量中占主導地位。通過誤差傳播分析發(fā)現(xiàn)，最優(yōu)接觸寬度由下式?jīng)Q定：

?

該公式表明，最優(yōu)寬度與特定接觸電阻率ρ?和薄層電阻（Rsh）的平方根成正比。實驗系統(tǒng)研究了Al和NiSi/Al在不同摻雜濃度硅襯底上的傳輸長度隨寬度變化規(guī)律。結果表明，傳輸長度L?隨寬度W增加而增大，在較低Rsh和較高ρ?情況下更為顯著。當W足夠大時，L?趨于飽和，此時電流流動近似層流，滿足傳統(tǒng)TLM模型的基本假設。

邊緣場與焊盤長度的影響

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對于硅基上的鋁接觸點，在四種不同尺寸下的電場TLM模擬

當TLM寬度減小時，邊緣場效應變得顯著。通過COMSOL Multiphysics進行的二維電場模擬清晰顯示，寬度為3000μm時電流呈均勻分布，而寬度為600μm時邊緣場效應明顯，傳統(tǒng)一維模型不再適用。

此外，精確場解模型研究表明，焊盤長度a對傳輸長度L?提取影響顯著，當a從20μm增加到100μm時，提取的傳輸長度相應增加。模型比較表明，傳統(tǒng)TLM方法僅在有限范圍內(nèi)（0.63h?至0.63a）與精確場解結果一致。建議將a設計為：a>2.5×L?

圓形TLM結構

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圓形傳輸線模型cTLM結構因無需mesa 隔離而適用于太陽能電池等器件。其電阻表達式基于貝塞爾函數(shù)，適用于徑向電流分布。實驗系統(tǒng)比較了圓形和線性的TLM結構的測量結果，結果表明：

圓形傳輸線模型cTLM與線性TLM提取的特定接觸電阻率ρ?值高度一致；

但圓形傳輸線模型cTLM提取的薄層電阻Rsh值與四探針法結果更為接近，且不受幾何尺寸影響，可靠性更高。

綜上，本實驗通過設計不同尺寸的線性和圓形TLM結構，并對Al/NiSi-Si接觸系統(tǒng)進行測試，發(fā)現(xiàn)：

線性與圓形TLM提取的特定接觸電阻率ρ?數(shù)值非常接近；

線性TLM提取的Rsh值受結構尺寸影響顯著，而圓形cTLM測量結果穩(wěn)定；

建議在報告ρ?與Rsh時明確標注所用TLM結構的幾何尺寸。

Xfilm埃利TLM電阻測試儀

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Xfilm埃利TLM接觸電阻測試儀是可用于測量金屬-半導體材料表面特定接觸電阻率和薄層電阻的設備，廣泛應用于電子元器件、導電材料、半導體、金屬鍍層、光伏電池等領域。

靜態(tài)測試重復性≤1%，動態(tài)測試重復性≤3%

線電阻測量精度可達5%或0.1Ω/cm

接觸電阻率測試與線電阻測試隨意切換

定制多種探測頭進行測量和分析

通過使用Xfilm埃利TLM接觸電阻測試儀進行定量測量的實驗手段，可精確表征和驗證理論預測特定接觸電阻率。

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原文參考：《Standardization of Specific Contact Resistivity Measurements using Transmission Line Model (TLM)》