[發(fā)明專利]雙角度類梯形截面形狀的鰭型場效應(yīng)晶體管及其評價(jià)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710719951.8
• 申請日: 2017-08-21
• 公開（公告）號: CN107481937B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃啟俊;杜寰;高潮
• 申請（專利權(quán)）人: 揚(yáng)州江新電子有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/10;H01L29/78
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 陳棟智

本發(fā)明公開了晶體管領(lǐng)域內(nèi)的一種雙角度類梯形截面形狀的鰭型場效應(yīng)晶體管，包括半導(dǎo)體鰭，半導(dǎo)體鰭的溝道區(qū)上設(shè)有柵極氧化物，柵極氧化物上設(shè)有柵極金屬層，半導(dǎo)體鰭包括頂面、底面以及兩對稱設(shè)置的側(cè)面，側(cè)面包括第一側(cè)面和第二側(cè)面，第一側(cè)面的頂部連頂面，第一側(cè)面的底部連第二側(cè)面的頂部，第二側(cè)面的底部連底面，本發(fā)明能夠更加精確有效地模擬10nm尺度下的絕緣體上硅FinFET；FinFET類梯形截面形狀具有更好的模擬特性、數(shù)字特性和頻率特性，可用于FinFET生產(chǎn)制造中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種場效應(yīng)晶體管，特別涉及一種鰭型場效應(yīng)晶體管。

背景技術(shù)

隨著納米器件節(jié)點(diǎn)進(jìn)入14nm，半導(dǎo)體器件的短溝道效應(yīng)表現(xiàn)得越來越突出，傳統(tǒng)的CMOS工藝在進(jìn)入22nm時(shí)便已達(dá)到極限，鰭型場效應(yīng)晶體管(FinFET)的發(fā)明，使摩爾定律的延續(xù)成為了可能，F(xiàn)inFET以其優(yōu)秀的柵控制能力對短溝道效應(yīng)的抑制作用，受到了眾多商業(yè)公司和研究人員的關(guān)注。按照摩爾定律，10nm甚至未來尺度更小的半導(dǎo)體器件將會(huì)出現(xiàn)，在各種新材料新工藝新結(jié)構(gòu)來制造新的半導(dǎo)體器件還不成熟的狀況下，F(xiàn)inFET在未來10nm時(shí)代仍然會(huì)是最有可能的選擇。基于這樣的現(xiàn)狀，現(xiàn)階段做好10nm尺度的FinFET研究具有十分重要的意義。

主流的三柵FinFET根據(jù)襯底結(jié)構(gòu)不同可以分為體硅FinFET和絕緣體上硅FinFET兩種。目前雖然針對FinFET制備工藝，新的制備材料以及長尺寸的研究已經(jīng)非常多，但是事實(shí)上許多工作忽視了將截面形狀效應(yīng)進(jìn)行一個(gè)全面定量的研究，大多數(shù)研究工作僅僅只是停留在尺寸、濃度等宏觀方面，比如鰭厚，鰭寬，鰭長(溝道長度)，并沒有考慮形狀效應(yīng)對器件性能的作用。當(dāng)器件尺寸到達(dá)納米量級，F(xiàn)inFET的鰭型溝道截面形狀會(huì)呈現(xiàn)出不規(guī)則的情況，除卻常見的錐型，梯形和矩形外，甚至有可能出現(xiàn)側(cè)邊凹凸等狀況。這樣，傳統(tǒng)的單角度模擬方法去研究器件特性已經(jīng)不再完全適用，必須尋找一種新的方法來完善這種單角度法，這種方法既需要借鑒到單角度法這種使用單一角度的定量控制方法的優(yōu)點(diǎn)，又需要能對鰭溝道上的側(cè)柵凹凸性進(jìn)行定量的擬合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種雙角度類梯形截面形狀的鰭型場效應(yīng)晶體管及其評價(jià)方法，以此來彌補(bǔ)傳統(tǒng)單角度法面對不規(guī)則形狀FinFET難以定量描述的不足。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種鰭型場效應(yīng)晶體管的評價(jià)方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)設(shè)計(jì)雙角度類梯形截面形狀的鰭型場效應(yīng)晶體管，包括半導(dǎo)體鰭，所述半導(dǎo)體鰭包括頂面、底面以及兩對稱設(shè)置的側(cè)面，側(cè)面包括第一側(cè)面和第二側(cè)面，第一側(cè)面的頂部連頂面，第一側(cè)面的底部連第二側(cè)面的頂部，第二側(cè)面的底部連底面，其中，所述第一側(cè)面與底面之間的夾角為α，所述第二側(cè)面與底面的夾角為β；

2)設(shè)定形狀因子γ_Fin，

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

其中，W_channel為半導(dǎo)體鰭截面形狀中溝道的有效寬度，W_top為溝道頂?shù)膶挾龋琖_sidewalls為溝道兩側(cè)的寬度，有效寬度W_channel＝W_top+W_sidewalls，S_channel為截面溝道的面積，S_channel可根據(jù)W_top、W_sidewalls、α、β計(jì)算獲得；

3)通過形狀因子γ_Fin配合半導(dǎo)體物理領(lǐng)域的連續(xù)性方程以及邊界條件計(jì)算出形狀因子γFin與器件性能的關(guān)系圖；

4)根據(jù)所述關(guān)系圖評價(jià)具有雙角度類梯形截面形狀的鰭型場效應(yīng)晶體管的性能。