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    哪里买重庆时时彩: 多栅结构MOSFET模型的建模方法.pdf

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    结构 MOSFET 模型 建模 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201010118016.4

    申请日:

    2010.03.03

    公开号:

    CN102194691A

    公开日:

    2011.09.21

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):H01L 21/336变更事项:申请人变更前权利人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司变更后权利人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司变更事项:地址变更前权利人:201203 上海市浦东新区张江路18号变更后权利人:201203 上海市浦东新区张江路18号变更事项:申请人变更后权利人:中芯国际集成电路制造(北京)有限公司登记生效日:20130109|||实质审查的生效IPC(主分类):H01L 21/336申请日:20100303|||公开
    IPC分类号: H01L21/336; G06F17/50 主分类号: H01L21/336
    申请人: 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
    发明人: 何佳
    地址: 201203 上海市浦东新区张江路18号
    优先权:
    专利代理机构: 北京市磐华律师事务所 11336 代理人: 董巍;顾珊
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201010118016.4

    授权公告号:

    102194691B|||||||||

    法律状态公告日:

    2013.06.12|||2013.02.13|||2011.11.23|||2011.09.21

    法律状态类型:

    授权|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种多栅结构MOSFET模型的建模方法,所述方法包括:测量多栅结构MOSFET元件的SA、SB和SD参数,所述SA和SB分别为所述MOSFET元件两侧边缘分别到与其相邻最近的栅之间的距离,所述SD为相邻两根栅之间的距离;根据所述SA、SB、SD参数获取等效模型参数,根据所述等效模型参数建立所述多栅结构MOSFET模型。本发明的多栅结构MOSFET模型的建模方法可以正确建立多栅结构MOSFET模型,提高多栅结构MOSFET模型的仿真结果与实际MOSFET元件的电路参数的一致性。

    权利要求书

    1.一种多栅结构MOSFET模型的建模方法,其特征在于,包括:测量多栅结构MOSFET元件的SA、SB和SD参数,所述SA和SB分别为所述MOSFET元件有源区两侧边缘分别到与其相邻最近的栅之间的距离,所述SD为相邻两根栅之间的距离;根据所述SA、SB、SD参数获取等效模型参数SAeff和SBeff,所述等效模型参数包括:SAeff=11NFΣi=0NF-11SA+0.5·Ldrawn+i·(SD+Ldrawn)-0.5Ldrawn]]>SBeff=11NFΣi=0NF-11SB+0.5·Ldrawn+i·(SD+Ldrawn)-0.5Ldrawn]]>其中,NF为所述MOSFET元件中的栅的个数,Ldrawn为所述MOSFET元件的沟道长度;根据所述等效模型参数建立所述多栅结构MOSFET模型。2.根据权利要求1所述的多栅结构MOSFET模型的建模方法,其特征在于,所述多栅结构MOSFET模型包括多栅结构MOSFET应力模型。3.根据权利要求2所述的多栅结构MOSFET模型的建模方法,其特征在于,所述MOSFET元件的沟道长度为0.13微米及0.13微米以上。4.根据权利要求1所述的多栅结构MOSFET模型的建模方法,其特征在于,所述建立所述多栅结构MOSFET模型后,还包括:对多栅结构MOSFET模型进行仿真处理,获取所述MOSFET元件的电路参数。5.根据权利要求4所述的多栅结构MOSFET模型的建模方法,其特征在于,所述电路参数包括:阈值电压和/或迁移率。

    说明书

    多栅结构MOSFET模型的建模方法

    技术领域

    本发明涉及半导体技术领域,尤其涉及一种多栅结构金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)模型的建模方法。

    背景技术

    在现有技术中,半导体器件设计广泛采用建立简化的模型。通过对模型进行仿真或计算处理,获取所设计的半导体器件的包括阈值电压、迁移率在内的各种参数,并根据获取到的各种参数指导半导体器件设计。

    目前广泛采用的多栅结构MOSFET模型一般适用在0.13微米以下的MOSFET器件工艺中。0.13微米是指MOSFET的沟道长度。半导体业界习惯上用沟道长度这个工艺尺寸来代表硅芯片生产工艺的水平。而0.13微米以及0.13微米以上的MOSFET器件工艺中,没有完整地建立多栅结构MOSFET模型。

    由于在现有技术中,0.13微米以及0.13微米以上的MOSFET器件工艺没有完整地建立多栅结构MOSFET应力模型。因此,现有技术通过将多栅结构MOSFET分解成多个单栅结构MOSFET来近似得到多栅结构MOSFET模型。图1A是多栅结构MOSFET元件的版图结构示意图。如图1A所示,SA和SB分别为MOSFET元件两侧有源区102A边缘到各自相邻最近的栅101A、101B之间的距离,SD为相邻两根栅之间的距离。由于现有的设计模型中没有多栅结构MOSFET模型,即没有两个相邻栅101A的间距SD的参数,因此只能将多栅结构MOSFET近似转化为多个单栅结构MOSFET。图1B是现有技术在0.13微米以及0.13微米以上的MOSFET器件工艺中多个单栅结构MOSFET的版图结构的结构图。如图1B所示,通过将多栅结构MOSFET分解为多个单栅结构MOSFET,再将这些单栅结构MOSFET连接起来,从而近似得到多栅结构MOSFET应力模型。其中,SA和SB分别为MOSFET元件的每个单栅结构的两侧有源区102B边缘到栅101B的距离。采用这种结构,由于是近似计算,使模型无法精确反映出器件实际的物理参数和性能,因此为器件的设计带来了极大不便。

    图1C是现有技术对将多栅结构转化为多个单栅结构MOSFET模型的参数进行阈值电压仿真的效果图。如图1C所示,其中,X轴为MOSFET元件的版图结构中的栅的个数,Y轴为阈值电压Vth,器件的沟道宽度W=10微米,阈值电压Vth的测量和仿真定义在衬源电压Vbs=0V,漏源电压Vds=0.1V的情况下,沟道长度L=0.13微米时的阈值电压Vth仿真曲线101CA与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压的离散数据101CB的变化趋势不一致;沟道长度L=0.18微米时的阈值电压Vth仿真曲线102CA与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压的离散数据102CB的变化趋势不一致;沟道长度L=0.24微米时的阈值电压Vth仿真曲线103CA与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压的离散数据103CB的变化趋势不一致;沟道长度L=1微米时的阈值电压Vth仿真曲线104CA与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压的离散数据104CB的变化趋势不一致。需要进行说明的是,图1C中与实际测量的阈值电压的离散数据101CB~104CB所对应的虚线是为了清楚地表现相应阈值电压的离散数据变化趋势而画出的,其并不代表任何一种物理量和参数。同时图1C中的每条虚线也将实际测量的阈值电压的离散数据101CB~104CB相互区分开来。由图1C可以看出,现有技术提取的多栅结构MOSFET模型的参数的仿真结果与实际MOSFET元件的电路参数存在很大的偏差,而这种偏差是由于提取到多栅结构MOSFET模型的缺陷所产生的,其并不是仿真过程所产生的。

    因此,如何正确建立多栅结构MOSFET模型,提高多栅结构MOSFET模型的仿真结果与实际MOSFET元件的电路参数的一致性成为亟待解决的问题。

    发明内容

    在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求?;さ募际醴桨傅墓丶卣骱捅匾际跆卣?,更不意味着试图确定所要求?;さ募际醴桨傅谋;し段?。

    为解决正确建立多栅结构MOSFET模型的问题,提高多栅结构MOSFET模型的仿真结果与实际MOSFET元件的电路参数的一致性,本发明提供了一种多栅结构MOSFET模型的建模方法,包括:

    测量多栅结构MOSFET元件的SA、SB和SD参数,所述SA和SB分别为所述MOSFET元件两侧边缘分别到与其相邻最近的栅之间的距离,所述SD为相邻两根栅之间的距离;

    根据所述SA、SB、SD参数获取等效模型参数,所述等效模型参数包括:

    SAeff=11NFΣi=0NF-11SA+0.5·Ldrawn+i·(SD+Ldrawn)-0.5Ldrawn]]>

    SBeff=11NFΣi=0NF-11SB+0.5·Ldrawn+i·(SD+Ldrawn)-0.5Ldrawn]]>

    其中,NF为所述MOSFET元件的版图结构中的栅的个数,Ldrawn为所述MOSFET元件的沟道长度;

    根据所述等效模型参数建立所述多栅结构MOSFET模型。

    进一步的,所述多栅结构MOSFET模型包括:多栅结构MOSFET应力模型。

    进一步的,所述MOSFET元件的沟道长度为0.13微米及0.13微米以上。

    进一步的,所述建立所述多栅结构MOSFET模型后,还包括对多栅结构MOSFET模型进行仿真处理,获取所述MOSFET元件的电路参数。

    进一步的,所述电路参数包括:阈值电压和/或迁移率。

    本发明的多栅结构MOSFET模型的建模方法可以正确建立多栅结构MOSFET模型,提高多栅结构MOSFET模型的仿真结果与实际MOSFET元件的电路参数的一致性。

    附图说明

    本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述,用来解释本发明的原理。在附图中,

    图1A是多栅结构MOSFET元件的版图结构示意图;

    图1B是现有技术在0.13微米以及0.13微米以上的MOSFET器件工艺中多个单栅结构MOSFET的版图结构的结构图;

    图1C是现有技术对将多栅结构转化为多个单栅结构MOSFET模型的参数进行阈值电压仿真的效果图;

    图2是根据本发明的一个实施例的多栅结构MOSFET模型的建模方法的流程图;

    图3是根据本发明的一个优选实施例的多栅结构MOSFET模型的建模方法所建立的应力模型进行阈值电压仿真的效果图。

    具体实施方式

    在下文的描述中,给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而,对于本领域技术人员来说显而易见的是,本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中,为了避免与本发明发生混淆,对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

    为了彻底了解本发明,将在下列的描述中提出详细的步骤,以便说明本发明是如何解决正确建立多栅结构MOSFET模型,提高多栅结构MOSFET模型的仿真结果与实际MOSFET元件的电路参数的一致性。显然,本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下,然而除了这些详细描述外,本发明还可以具有其他实施方式。

    图2是根据本发明的一个实施例的多栅结构MOSFET模型的建模方法的流程图。同时参考图1A的多栅结构MOSFET示意图,如图2所示,本实施例的方法可以包括:

    步骤201、测量多栅结构MOSFET元件的SA、SB和SD参数。

    具体地,首先测量多栅结构MOSFET元件的SA、SB和SD参数。其中,SA和SB分别为MOSFET元件两侧有源区102A边缘到各自相邻最近的栅101A、101B之间的距离,SD为相邻两根栅之间的距离。通过测量SD参数,使得后续建模步骤可以使用步骤201中所测量的SD参数,进而提高模型的准确性。

    步骤202、根据SA、SB、SD参数获取等效模型参数。

    利用步骤201中获得的SA、SB和SD参数,构建包括SD参数在内的等效模型参数SAeff和SBeff,这里的SAeff和SBeff表示在多栅极MOSFET元件中包含了相邻两个栅极之间距离信息的等效有源区边缘到栅极的距离。等效模型参数SAeff和SBeff按如下公式进行计算:

    SAeff=11NFΣi=0NF-11SA+0.5·Ldrawn+i·(SD+Ldrawn)-0.5Ldrawn]]>

    SBeff=11NFΣi=0NF-11SB+0.5·Ldrawn+i·(SD+Ldrawn)-0.5Ldrawn]]>

    其中,NF为MOSFET元件的版图结构中的栅的个数,Ldrawn为MOSFET元件的沟道长度。等效模型参数不仅与SA和SB有关、还与SD有关。

    步骤203、根据等效模型参数建立多栅结构MOSFET模型。

    根据步骤202获取的等效模型参数SAeff和SBeff,建立多栅结构的MOSFET模型。也就是说,利用等效模型参数SAeff和SBeff来替换现有多栅结构MOSFET模型中的SA和SB参数,建立高准确度的多栅结构MOSFET模型。

    利用本实施例所建立的多栅结构MOSFET模型进行相应的仿真或计算处理,即可获得相应的MOSFET元件的电路参数,这些电路参数可以给MOSFET元件的设计过程提供参考。

    本实施例的多栅结构MOSFET模型的建模方法可以正确建立多栅结构MOSFET模型,提高对多栅结构MOSFET模型的仿真结果与实际MOSFET元件的电路参数的一致性。

    优选地,利用等效模型参数SAeff和SBeff所建立的多栅结构MOSFET应力模型的仿真结果,与现有技术所建立的多栅结构MOSFET应力模型的仿真结果相比,其与相应MOSFET元件的电路参数的一致性方面有很大提高。

    优选地,与现有技术相比,当多栅结构MOSFET模型所对应的MOSFET元件的沟道长度为0.13微米及0.13微米以上,并且根据本发明的多栅结构MOSFET模型的建模方法获取的模型为应力模型时,对该应力模型进行仿真的仿真结果与相应MOSFET元件的电路参数的一致性,同对采用现有技术建立的多栅结构MOSFET应力模型进行仿真的仿真结果与相应MOSFET元件的电路参数的一致性相比有很大的提高。并且其提高的幅度要明显大于MOSFET元件的沟道长度小于0.13微米的情况。

    在根据本发明的一个优选实施例的多栅结构MOSFET模型的建模方法的图2的步骤203之后,还可以对多栅结构MOSFET模型进行仿真处理,获取MOSFET元件的电路参数。

    具体来说,为了应用根据本发明所建立的多栅结构MOSFET模型,需要对所建立的多栅结构MOSFET模型进行仿真处理,从而获得相应多栅结构MOSFET元件的电路参数。这里的电路参数可以包括各种与多栅结构MOSFET元件有关的电路参数,并且这些电路参数可以在一定程度上反映多栅结构MOSFET元件的性能。根据这些电路参数所反映的多栅结构MOSFET元件的性能可以进行MOSFET元件的设计。由于本发明不涉及具体的仿真处理或计算处理过程。因此,不对具体仿真处理的过程进行详细说明。

    上述多栅结构MOSFET元件的电路参数可以包括阈值电压和/或迁移率。由于迁移率的仿真与阈值电压的仿真类似,现以阈值电压的仿真为例进行说明。图3是根据本发明的一个优选实施例的多栅结构MOSFET模型的建模方法所建立的应力模型进行阈值电压仿真的效果图。如图3所示,其中,X轴为MOSFET元件的版图结构中的栅的个数,Y轴为阈值电压Vth。器件的沟道宽度W=10微米,阈值电压Vth的测量和仿真定义在衬源电压Vbs=0V,漏源电压Vds=0.1V的情况下,沟道长度L=0.13微米时的阈值电压Vth仿真曲线301A与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压数据301B的变化趋势一致,沟道长度L=0.18微米时的阈值电压Vth仿真曲线302A与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压数据302B的变化趋势一致,沟道长度L=0.24微米时的阈值电压Vth仿真曲线303A与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压数据303B的变化趋势一致,沟道长度L=1微米时的阈值电压Vth仿真曲线304A与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压数据304B的变化趋势一致。需要进行说明的是,图3中与实际测量的阈值电压的离散数据301B~304B所对应的虚线是为了清楚地表现相应阈值电压的离散数据变化趋势而画出的,其并不代表任何一种物理量和参数。同时图3中的每条虚线也将实际测量的阈值电压的离散数据301B~304B相互区分开来。由此可以看出,本发明建立的多栅结构MOSFET模型中的应力模型的准确性与图1C所示的现有技术相比有很大提高。

    需要说明的是,本优选实施例并不对仿真处理的具体内容进行限制,本领域技术人员可以根据需要采用任何指标对多栅结构MOSFET模型进行仿真处理并获得相应的电路参数。

    本发明已经通过上述实施例进行了说明,但应当理解的是,上述实施例只是用于举例和说明的目的,而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是,本发明并不局限于上述实施例,根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改,这些变型和修改均落在本发明所要求?;さ姆段б阅?。本发明的?;し段в筛绞舻娜ɡ笫榧捌涞刃Х段缍?。

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