[发明专利]FinFET漏端电流和栅极电压的模拟计算方法

说明书

本发明提供了一种FinFET漏端电流与栅极电压拟合曲线的模拟方法中，包括：判断FinFET是否为具有非垂直壁鳍片的三栅FinFET；如果是，则获取一个垂直壁鳍片的三栅FinFET或一个环绕栅FinFET与若干个双栅FinFET并联的仿真电路图；对仿真电路图进行仿真，包括：调试双栅FinFET的拟合参数，调试垂直壁鳍片的三栅FinFET的拟合参数或者环绕栅FinFET的拟合参数，使得输出的拟合曲线与非垂直壁鳍片的三栅FinFET实际的漏端电流与栅极电压的曲线接近。本发明可以使得漏端电流和栅极电压的拟合曲线与实际的FinFET的漏端电流和栅极电压的曲线更接近。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种FinFET漏端电流和栅极电压的模拟计算方法。

背景技术

FinFET器件(鳍式场效应晶体管)和FinFET结构是通常构建在大块半导体基板或绝缘体上半导体(SOI)基板上的非平面的器件和结构。随着半导体技术的不断发展，为了控制住MOSFET的泄漏问题，器件由原来的平面结构变成了现在的三维FinFET结构，相对于平面式晶体管，鳍式场效应晶体管(FinFET)具有立体式沟道结构，故具有更好的导通电流和关断电流特性，也能改善短沟道效应(SCE)。在某些情况下，需要对FinFET进行模拟，以FinFET得到的漏端电流和栅极电压，并且得到漏端电流和栅极电压的拟合曲线。使用BSIM-CMG模型对FinFET进行建模，一般将FinFET分为四类，第一类FinFET是鳍片的顶部没有栅极，但是与顶部连接的两个侧面均具有栅极，也就是说第一类FinFET是双栅FinFET。第二类FinFET是鳍片的顶部以及与顶部连接的两个侧面均具有栅极，也就是说第二类FinFET是具有三栅FinFET，即三栅FinFET。而其中，三栅FinFET又分为鳍片的纵截面的两个侧壁为垂直的情况和鳍片的纵截面的两个侧壁为非垂直的情况即鳍片的纵截面是梯形形状的情况。鳍片的纵截面的两个侧壁为垂直的情况下，该FinFET为垂直壁鳍片的FinFET，鳍片的纵截面的两个侧壁为非垂直的情况下，该FinFET为非垂直壁鳍片的FinFET。第三类是四栅FinFET，第四类是环绕栅FinFET。具体的，在BSIM-CMG模型中，分别用geomod＝0、geomod＝1、geomod＝2和geomod＝3来表示这三类FinFET的建模，即(geomod＝0：double gate,geomod＝1：triple gate,geomod＝2：quadruple gate,geomod＝3：cylindrical gate)

两面栅极的FinFET已经具有模拟模型，在此不做赘述。而针对鳍片的纵截面的两个侧壁为垂直的三栅FinFET，现有技术一般采用BSIM-CMG模型来对FinFET进行模拟。BSIM-CMG是基于双栅FinFET(Double Gate FinFET)，在近似求解Possion方程下建立的模型。BSIM-CMG对于具有三栅FinFET是通过在双面栅极的FinFET的模拟模型的基础上采用不同的短沟道效应和量子效应来进一步近似具有三栅FinFET的模拟模型，这个在很大程度上避免了复杂的Possion方程的求解以及快速的仿真速度。

然而，由于三维结构的复杂性，工艺上要求做出鳍片的纵截面的两个侧壁为垂直的FinFET往往是不现实的。每个FinFET的形状或尺寸变化都会带来电性上很大的差别，例如，对于鳍片在不同的高度时鳍片的宽度不一样，使得鳍片在不同的高度时有着不一样的阈值电压，如果使用BSIM-CMG模型，当器件从弱反型往强反型过度时(vth附近)，模型往往会很难仿真出真实的FinFET的漏电电流参数和栅极电压参数，因此，使得漏电电流参数和栅极电压参数的仿真曲线与实际的漏电电流参数和栅极电压参数的曲线的偏差较大。具体的，在vth附近的漏电电流参数和栅极电压参数的仿真曲线与实际的漏电电流参数和栅极电压参数的曲线的偏差较大，如果对这一段仿真曲线求导会是的求导后的值与实际曲线的值偏差更大。然而这段仿真曲线在后续的RF等电路的参数求解中非常重要的，所以一旦这段仿真曲线与实际曲线出现较大偏差，会严重影响后续的RF等电路的参数。所以，使用现有技术的BSIM-CMG模型来描述鳍片的纵截面的两个侧壁为非垂直的三栅FinFET的漏端电流和栅极电压的拟合曲线是不准确的。

发明内容