[发明专利]双角度类梯形截面形状的鳍型场效应晶体管及其评价方法

说明书

本发明公开了晶体管领域内的一种双角度类梯形截面形状的鳍型场效应晶体管，包括半导体鳍，半导体鳍的沟道区上设有栅极氧化物，栅极氧化物上设有栅极金属层，半导体鳍包括顶面、底面以及两对称设置的侧面，侧面包括第一侧面和第二侧面，第一侧面的顶部连顶面，第一侧面的底部连第二侧面的顶部，第二侧面的底部连底面，本发明能够更加精确有效地模拟10nm尺度下的绝缘体上硅FinFET；FinFET类梯形截面形状具有更好的模拟特性、数字特性和频率特性，可用于FinFET生产制造中。

技术领域

本发明涉及一种场效应晶体管，特别涉及一种鳍型场效应晶体管。

背景技术

随着纳米器件节点进入14nm，半导体器件的短沟道效应表现得越来越突出，传统的CMOS工艺在进入22nm时便已达到极限，鳍型场效应晶体管(FinFET)的发明，使摩尔定律的延续成为了可能，FinFET以其优秀的栅控制能力对短沟道效应的抑制作用，受到了众多商业公司和研究人员的关注。按照摩尔定律，10nm甚至未来尺度更小的半导体器件将会出现，在各种新材料新工艺新结构来制造新的半导体器件还不成熟的状况下，FinFET在未来10nm时代仍然会是最有可能的选择。基于这样的现状，现阶段做好10nm尺度的FinFET研究具有十分重要的意义。

主流的三栅FinFET根据衬底结构不同可以分为体硅FinFET和绝缘体上硅FinFET两种。目前虽然针对FinFET制备工艺，新的制备材料以及长尺寸的研究已经非常多，但是事实上许多工作忽视了将截面形状效应进行一个全面定量的研究，大多数研究工作仅仅只是停留在尺寸、浓度等宏观方面，比如鳍厚，鳍宽，鳍长(沟道长度)，并没有考虑形状效应对器件性能的作用。当器件尺寸到达纳米量级，FinFET的鳍型沟道截面形状会呈现出不规则的情况，除却常见的锥型，梯形和矩形外，甚至有可能出现侧边凹凸等状况。这样，传统的单角度模拟方法去研究器件特性已经不再完全适用，必须寻找一种新的方法来完善这种单角度法，这种方法既需要借鉴到单角度法这种使用单一角度的定量控制方法的优点，又需要能对鳍沟道上的侧栅凹凸性进行定量的拟合。

发明内容

本发明的目的是提供一种双角度类梯形截面形状的鳍型场效应晶体管及其评价方法，以此来弥补传统单角度法面对不规则形状FinFET难以定量描述的不足。

本发明的目的是这样实现的：一种鳍型场效应晶体管的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设计双角度类梯形截面形状的鳍型场效应晶体管，包括半导体鳍，所述半导体鳍包括顶面、底面以及两对称设置的侧面，侧面包括第一侧面和第二侧面，第一侧面的顶部连顶面，第一侧面的底部连第二侧面的顶部，第二侧面的底部连底面，其中，所述第一侧面与底面之间的夹角为α，所述第二侧面与底面的夹角为β；

2)设定形状因子γ_Fin，

γ_Fin＝W_channel/S_channel＝(W_top+W_sidewalls)/S_channel

其中，W_channel为半导体鳍截面形状中沟道的有效宽度，W_top为沟道顶的宽度，W_sidewalls为沟道两侧的宽度，有效宽度W_channel＝W_top+W_sidewalls，S_channel为截面沟道的面积，S_channel可根据W_top、W_sidewalls、α、β计算获得；

3)通过形状因子γ_Fin配合半导体物理领域的连续性方程以及边界条件计算出形状因子γFin与器件性能的关系图；

4)根据所述关系图评价具有双角度类梯形截面形状的鳍型场效应晶体管的性能。