[發明專利]一種不同漲落源對器件電學特性影響幅度的提取方法

有效

• 申請號: 201610014931.6
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105652175B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 王潤聲;蔣曉波;黃如
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 賈曉玲

本發明公開了一種不同漲落源對器件電學特性影響幅度的提取方法，屬于微電子器件領域。該提取方法利用每個器件的轉移曲線I_d?V_g，從曲線上提取得到各個器件的閾值電壓V_th和亞閾擺幅SS；從而得到分離后的不同漲落源LER和WFV所造成的器件閾值電壓V_th漲落的大小。采用本發明可以實現對漲落源影響幅度加以評估和比較，為工藝優化提供一個很好的指導方向。

技術領域

本發明屬于微電子器件領域，涉及到半導體器件中不同漲落源對器件電學特性影響幅度的提取方法。

背景技術

隨著半導體器件尺度的逐漸縮小，器件中隨機漲落的影響正在變得越來越不容忽視。器件的隨機漲落是由于器件制備過程中，不可避免的工藝不確定性造成的，會導致器件電學特性，比如閾值電壓的漲落。目前，普遍認為半導體器件中的主要隨機漲落源為金屬功函數(WFV)漲落和線邊緣粗糙度(LER)漲落。其中，金屬功函數漲落是由于柵金屬中不同晶粒間的功函數差異導致的。而線邊緣粗糙度，則是器件制備的光刻與刻蝕中的工藝漲落，所造成的最終刻出的線條與理想線條的差異而導致的。因此，這兩種隨機漲落源有著不同的工藝來源。

由于這兩種漲落源同時對器件的電學特性起作用，目前并沒有從器件電學特性角度，區分兩種成分的漲落源影響。然而，從工藝優化的角度來說，一個從器件層面上出發，定量地對漲落源影響幅度加以評估和比較的方法是非常有必要的，可以為工藝優化提供一個很好的指導方向。

發明內容

本發明的目的在于提供一種從器件層面上，將不同漲落源造成的影響加以分離的提取方法。

本發明提供的技術方案如下：

一種不同漲落源對器件電學特性影響幅度的提取方法，包括如下步驟：

1)測量每個器件的轉移曲線I_d-V_g，從曲線上提取得到各個器件的閾值電壓V_th和亞閾擺幅SS；

2)計算V_th和SS的方差σ²(V_th)、σ²(SS)，以及V_th和SS的協方差Σ；

從物理機制上看，金屬功函數漲落WFV只影響器件的V_th，不影響器件的亞閾擺幅SS，而線邊緣粗糙度漲落LER會同時影響V_th和SS，且二者有線性依賴關系，并且WFV和LER的影響互相獨立。即WFV和LER分別造成的閾值電壓漲落δV_th,WFV，δV_th,LER,和LER造成的SS漲落δSS_LER滿足如下關系式：

V_th＝V_th,0+δV_th,WFV+δV_th,LER

SS＝SS₀+k·δV_th,LER

由此可以得到，協方差為Σ＝k·σ²(δV_th,LER)。

其中，k為常數，δV_th為1)中實際測得的V_th的漲落，V_th,0和SS₀為理想狀態(沒有漲落源影響)的閾值電壓和亞閾擺幅。由公式計算得到系數k的值；

3)由公式得到LER造成的閾值電壓漲落幅度σ(δV_th,LER)；

由此，本發明就得到了分離后的不同漲落源LER和WFV所造成的器件閾值電壓V_th漲落的大小。