TLM (Transfer Length Method)

TLM (Transfer Length Method / 伝送長法) は、CBKRと並んで半導体評価の柱となる手法です。CBKRが「コンタクト1個」に焦点を当てるのに対し、TLMは**「コンタクト抵抗、シート抵抗、伝送長（Transfer Length）」を一度に算出できる**のが最大の特徴です。

1. TLMの構造と基本原理

TLMは、同一形状の電極（コンタクトパッド）を、異なる間隔 $L_1, L_2, L_3, \dots$ で一列に並べた構造をしています。

測定の手順

1. 隣り合う各パッド間の抵抗値 $R_{total}$ を測定します。

2. 横軸にパッド間距離 $L$、縦軸に抵抗値 $R$ をプロットします。

3. プロットした点を直線で結び（線形回帰）、以下の値を抽出します。

• 傾き: シート抵抗 $R_{sh}$ に比例します。

• y切片 ($L=0$): パッド2個分のコンタクト抵抗 $2R_c$ を示します。

• x切片 ($R=0$): 伝送長（電流が金属から半導体へ染み出す距離）の2倍 $-2L_T$ を示します。

2. TLMレイアウト設計の注意点

TLMの精度を保つためには、単純な配置以上の工夫が必要です。

① メサ（Mesa）エッチングによる電流の閉じ込め

最も重要なのは、電流が横に広がらないようにすることです。

• 課題: 電極の幅よりも下の半導体層が広いと、電流が外側に回り込んでしまい、抵抗が小さく見積もられてしまいます（Current Spreading）。

• 対策: 測定領域を島状に孤立させる「メサエッチング」を施すか、絶縁膜で周囲を囲み、**「配線幅 $W$ ＝ 下層の導電層幅」**となるように設計します。

② パッド間隔 $L$ の選定

回帰直線の精度を高めるため、間隔のバリエーションが重要です。

• 設計例: $5, 10, 20, 40, 80 \mu m$ のように、対数的または倍々で距離を変えるのが一般的です。

• 微細プロセスの注意: コンタクト抵抗が極めて低い場合、短い距離（$L < 1\mu m$）を数点入れないと、y切片の誤差が大きくなります。

③ 電極の長さ（$d$）と伝送長（$L_T$）の関係

• 電極自体の長さ $d$ は、$d > 3L_T$ を満たす必要があります。

• もし電極が短すぎると、電流が電極の端まで届いてしまい、理論式が成立しなくなります。

3. CBKRとの使い分け・最新トレンド

最新トレンド：CTLM (Circular TLM)

最近では、メサエッチングを不要にするために円形のTLM (CTLM) もよく使われます。中心の円形電極とその周囲を囲むドーナツ状の電極で構成され、エッチング工程を省きつつ、電流の広がりによる誤差を幾何学的に解消できます。

次のステップへの提案

TLMのデータを解析するための回帰計算式や、比接触抵抗 $\rho_c$ の算出方法について詳しく解説しましょうか？ あるいは、CTLM（円形TLM）の具体的な寸法設計に興味がありますか？

Transfer Length Method (TLM) for Contact Resistance

この動画では、TLM法を用いて半導体デバイスの接触抵抗を測定・算出するプロセスが詳しく解説されており、理論と実際のデータの関連性を理解するのに役立ちます。

出典：Google Gemini

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