[发明专利]载流子迁移率的提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造及设计技术领域，特别涉及一种MOSFET反型层中载流子迁移率的提取方法。

背景技术

长期以来为了使得器件的性能获得提升，MOS器件的发展一直遵循着Moore定律，其特征尺寸不断地按比例缩小(scaling down)。然而，目前器件的特征尺寸已经接近了物理和技术的双重极限，因此必须通过其他方式来提高器件的工作速度。例如，通过改变沟道材料、对沟道引入应力来提高器件中载流子的迁移率，从而提高器件的驱动电流。但是，无论是那一种实现方式，对于器件的制造来说，最终都需要准确地提取载流子的迁移率。

然而，影响迁移率的准确提取存在着多种影响因素，诸如反型层电荷、漏-源电压、栅极泄漏电流等，这些都会对迁移率的准确提取构成障碍。特别是一直以来人们在提取载流子迁移率时，均假设横向电场沿沟道方向为常数，但是随着器件特征尺寸进入到深亚微米技术代以后，横向电场沿沟道方向不均匀性的影响表现得非常显著，这就给载流子迁移率的准确提取带来了很大的误差。因此，如何准确地提取载流子的迁移率成为了亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决现有技术中无法准确地提取载流子迁移率的缺陷。

为达到上述目的，本发明一方面提出载流子迁移率的提取方法，包括以下步骤：测量给定MOS器件的转移特性I_ds(V_gs)以及输出特性I_ds(V_ds)，其中，V_gs为栅源电压，V_ds为漏源电压，I_ds为漏极电流；给定V_gs的初始值，并假设沟道横向电场E_x的初始值；根据所述V_gs的初始值和E_x的初始值，以及转移特性I_ds(V_gs)和输出特性I_ds(V_ds)，获得载流子迁移率的计算值；根据所述载流子迁移率的计算值计算对应的I_ds的计算值；将所述I_ds的计算值与实际测量的I_ds的测量值进行比较，判断两者误差是否满足精度要求；如果两者误差不满足精度要求，则进一步调整所述沟道横向电场E_x的值，并重复上述步骤，直至满足精度要求；如果两者误差满足精度要求，则获得所述V_gs的初始值对应的载流子迁移率值，并按照预定步长继续调整所述V_gs的值，并重复上述步骤，直至获得给定V_gs的范围内载流子迁移率的曲线。

在本发明的一个实施例中，根据所述V_gs的初始值和E_x的初始值，获得载流子迁移率的计算值包括：根据以下公式计算载流子迁移率：其中，μ_eff为载流子的有效迁移率，L为MOS器件的有效沟道长度，W为MOS器件的有效沟道宽度，I_ds为漏极电流，V_ds为漏源电压，为反型层电荷，C_gc(V_gs)为栅极到MOS器件沟道的电容，ε_d为扩散能量，q为电子电量，C_ox为栅介质电容，ε_dμ_eff/q为扩散系数，F(V_gs)为反映E_x的函数，其中，

在本发明的一个实施例中，所述Q_inv可通过采用低频或RF射频方式的Split Capacitance-Voltage(C-V)方法进行测量。在本发明的另一个实施例中，由于MOS管尺寸越来越小，导致单个MOS管的电容也越来越小，因此在本发明中，可对若干个相同的MOS管并联结构进行测量，从而提高测量精度。

在本发明的一个实施例中，通过以下公式根据载流子迁移率的计算值计算对应的I_ds的计算值：其中，μ_eff为载流子迁移率的计算值，V_t为MOS器件的阈值电压。