[發(fā)明專利]一種提取CMOS器件中遷移率和源漏極串聯(lián)電阻的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110266987.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN113049936B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯明亮;馬麗娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 魯明亮
• 主分類號(hào): G01R31/26
• 分類號(hào): G01R31/26
• 代理公司: 南京華恒專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32335
• 代理人: 宋方園

本發(fā)明公開一種提取CMOS器件中遷移率和源漏極串聯(lián)電阻的方法，首先測(cè)量得到一個(gè)初始CMOS器件的I_d?V_gs曲線，求出g_m，V_T，θ，和β₀。對(duì)器件施加一段時(shí)間的HCI應(yīng)力，測(cè)量得到退化后的I_d?V_gs曲線，求出對(duì)應(yīng)參數(shù)和有效場(chǎng)效應(yīng)遷移率的變化量：然后利用不同時(shí)間的HCI退化，得到θ?β₀的曲線，最后直線擬合后得到θ₀參數(shù)和R_SD的值，本發(fā)明結(jié)合CMOS器件傳輸特征和HCI退化效應(yīng)，來提取有效場(chǎng)效應(yīng)遷移率變化量和源/漏極串聯(lián)電阻，適用于HCI應(yīng)力下的參數(shù)提取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米CMOS器件測(cè)試技術(shù)，具體涉及一種提取CMOS器件中遷移率和源漏極串聯(lián)電阻的方法。

背景技術(shù)

隨著集成電路技術(shù)節(jié)點(diǎn)逐漸縮小到了納米級(jí)，源極電阻和漏極電阻已經(jīng)不能忽略，有效場(chǎng)效應(yīng)遷移率(μ_eff)的提取變得更加困難。傳統(tǒng)的遷移率與源/漏極串聯(lián)電阻(R_SD)的計(jì)算方法需要測(cè)量一系列柵長器件，忽略不同柵長器件參數(shù)的變化會(huì)引入了很大的誤差。

最近不斷提出一些通過測(cè)量一個(gè)器件來計(jì)算器件參數(shù)的方法，其中一些需要估算有效溝道長度(L_eff)、有效溝道寬度(W_eff)、氧化層電容(C_OX)等參數(shù)，依然引入較大誤差。為避免這些誤差，研究發(fā)現(xiàn)可以結(jié)合RTN(Random Telegraph Noise)或者NBTI(NegativeBias Temperature Instability)應(yīng)力提取有效場(chǎng)效應(yīng)遷移率，但是這些方法并不適用于所有CMOS器件的應(yīng)力條件，尤其是熱載流子注入效應(yīng)(Hot Carrier Injection，HCI)。

如何在HCI應(yīng)力下正確提取有效場(chǎng)效應(yīng)遷移率和源/漏極串聯(lián)電阻仍然是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種提取 CMOS器件中遷移率和源漏極串聯(lián)電阻的方法，本發(fā)明結(jié)合CMOS器件傳輸特征和 HCI退化效應(yīng)，來提取有效場(chǎng)效應(yīng)遷移率變化量和源/漏極串聯(lián)電阻，適用于HCI 應(yīng)力下的參數(shù)提取。

技術(shù)方案：本發(fā)明的一種提取CMOS器件中遷移率和源漏極串聯(lián)電阻的方法，包括以下步驟：

步驟S1、對(duì)某CMOS器件，使其源極和襯底接地測(cè)量該CMOS器件的初始 I_d-V_gs曲線，求出此時(shí)的跨導(dǎo)g_m，利用最大跨導(dǎo)處線性外推方法計(jì)算出該CMOS 器件的初始閾值電壓V_T，計(jì)算得到遷移率退化因子θ和β₀；

其中，I_d是指該CMOS器件的初始漏極電流值，V_gs是指該CMOS器件的初始柵極電壓，V_ds是指該CMOS器件的初始漏極電壓；

步驟S2、對(duì)上述CMOS器件，施加t時(shí)間段t最嚴(yán)重HCI退化條件下的HCI 應(yīng)力，該納米CMOS器件的Si/SiO₂界面產(chǎn)生界面態(tài)；使其源極和襯底接地，在 t時(shí)間段內(nèi)分別測(cè)量多個(gè)時(shí)刻的HCI應(yīng)力時(shí)間后的I_d′-V_gs′曲線，并求得對(duì)應(yīng)的垮導(dǎo)、閾值電壓、遷移率退化因子和零場(chǎng)遷移率下的增益因子(即：g_m′，V_T′，θ′與β₀′)；

步驟S3、計(jì)算得到步驟S2中t時(shí)間內(nèi)各時(shí)刻HCI應(yīng)力時(shí)間下對(duì)應(yīng)于步驟 S1的有效場(chǎng)效應(yīng)遷移率變化量δμ_eff；