[发明专利]一种不同涨落源对器件电学特性影响幅度的提取方法

说明书

本发明公开了一种不同涨落源对器件电学特性影响幅度的提取方法，属于微电子器件领域。该提取方法利用每个器件的转移曲线I_d‑V_g，从曲线上提取得到各个器件的阈值电压V_th和亚阈摆幅SS；从而得到分离后的不同涨落源LER和WFV所造成的器件阈值电压V_th涨落的大小。采用本发明可以实现对涨落源影响幅度加以评估和比较，为工艺优化提供一个很好的指导方向。

技术领域

本发明属于微电子器件领域，涉及到半导体器件中不同涨落源对器件电学特性影响幅度的提取方法。

背景技术

随着半导体器件尺度的逐渐缩小，器件中随机涨落的影响正在变得越来越不容忽视。器件的随机涨落是由于器件制备过程中，不可避免的工艺不确定性造成的，会导致器件电学特性，比如阈值电压的涨落。目前，普遍认为半导体器件中的主要随机涨落源为金属功函数(WFV)涨落和线边缘粗糙度(LER)涨落。其中，金属功函数涨落是由于栅金属中不同晶粒间的功函数差异导致的。而线边缘粗糙度，则是器件制备的光刻与刻蚀中的工艺涨落，所造成的最终刻出的线条与理想线条的差异而导致的。因此，这两种随机涨落源有着不同的工艺来源。

由于这两种涨落源同时对器件的电学特性起作用，目前并没有从器件电学特性角度，区分两种成分的涨落源影响。然而，从工艺优化的角度来说，一个从器件层面上出发，定量地对涨落源影响幅度加以评估和比较的方法是非常有必要的，可以为工艺优化提供一个很好的指导方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从器件层面上，将不同涨落源造成的影响加以分离的提取方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种不同涨落源对器件电学特性影响幅度的提取方法，包括如下步骤：

1)测量每个器件的转移曲线I_d-V_g，从曲线上提取得到各个器件的阈值电压V_th和亚阈摆幅SS；

2)计算V_th和SS的方差σ²(V_th)、σ²(SS)，以及V_th和SS的协方差Σ；

从物理机制上看，金属功函数涨落WFV只影响器件的V_th，不影响器件的亚阈摆幅SS，而线边缘粗糙度涨落LER会同时影响V_th和SS，且二者有线性依赖关系，并且WFV和LER的影响互相独立。即WFV和LER分别造成的阈值电压涨落δV_th,WFV，δV_th,LER,和LER造成的SS涨落δSS_LER满足如下关系式：

V_th＝V_th,0+δV_th,WFV+δV_th,LER

SS＝SS₀+k·δV_th,LER

由此可以得到，协方差为Σ＝k·σ²(δV_th,LER)。

其中，k为常数，δV_th为1)中实际测得的V_th的涨落，V_th,0和SS₀为理想状态(没有涨落源影响)的阈值电压和亚阈摆幅。由公式计算得到系数k的值；

3)由公式得到LER造成的阈值电压涨落幅度σ(δV_th,LER)；

由此，本发明就得到了分离后的不同涨落源LER和WFV所造成的器件阈值电压V_th涨落的大小。