[發(fā)明專利]陷阱電荷與噪聲幅值相關(guān)性解析模型的構(gòu)建方法

在審

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• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113297732A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝敏如;張艷;邵敏
• 申請（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王海棟

本發(fā)明公開了一種陷阱電荷與噪聲幅值相關(guān)性解析模型的構(gòu)建方法，包括：獲取單軸應(yīng)變硅納米N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管NMOSFET，確定NMOSFET的陷阱電荷濃度，陷阱電荷包括氧化層陷阱電荷濃度及界面態(tài)陷阱電荷濃度，根據(jù)氧化層陷阱電荷濃度，確定第一閾值電壓漂移量，并根據(jù)界面態(tài)陷阱電荷濃度，確定第二閾值電壓漂移量，確定NMOSFET的閾值電壓，根據(jù)第一閾值電壓漂移量、第二閾值電壓漂移量、NMOSFET的陷阱電荷濃度和閾值電壓，構(gòu)建陷阱電荷與噪聲幅值相關(guān)性解析模型，有利于根據(jù)噪聲定量評估總劑量輻照效應(yīng)下MOS器件內(nèi)部潛在缺陷的情況，從而保證MOS器件在輻射環(huán)境下的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種陷阱電荷與噪聲幅值相關(guān)性解析模型的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

目前，微電子集成電路技術(shù)快速發(fā)展，以互補(bǔ)型金屬氧化物為核心的半導(dǎo)體技術(shù)已進(jìn)入納米尺度。按照等比例縮小的原則，MOS柵氧化層厚度也隨之減小，從而引起柵泄漏電流增大，故導(dǎo)致整個(gè)電路靜態(tài)功耗急劇增大以及電學(xué)性能的退化甚至失效，成為集成電路持續(xù)發(fā)展的瓶頸。因此，對于新材料、新工藝及新器件的開發(fā)探索提出更高要求，而由于應(yīng)變Si技術(shù)載流子遷移率高、帶隙可調(diào)且與現(xiàn)有Si工藝相兼容等優(yōu)勢，故其是目前提高應(yīng)變集成技術(shù)的重要途徑之一。

隨著航空航天技術(shù)，特別是外太空航天技術(shù)等高科技領(lǐng)域的迅速發(fā)展，越來越多的半導(dǎo)體器件和集成電路都需要在空間輻射環(huán)境中工作。這些高性能電子元器件在這種空間環(huán)境下工作時(shí)，總會受到空間輻射的影響，可能會極大的降低系統(tǒng)的可靠性。由于低頻噪聲可以非常靈敏地反映輻照后半導(dǎo)體器件內(nèi)部的各種潛在缺陷，因而相關(guān)技術(shù)中主要集中在非應(yīng)變材料以及實(shí)驗(yàn)測試手段對MOS器件噪聲的研究，無法達(dá)到對電子材料、工藝和器件抗輻射能力的定量評價(jià)要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種陷阱電荷與噪聲幅值相關(guān)性解析模型的構(gòu)建方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

第一方面，本發(fā)明提供一種陷阱電荷與噪聲幅值相關(guān)性解析模型的構(gòu)建方法，包括：

獲取單軸應(yīng)變硅納米N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管NMOSFET；

確定所述NMOSFET的陷阱電荷濃度，所述陷阱電荷包括氧化層陷阱電荷濃度及界面態(tài)陷阱電荷濃度；

根據(jù)所述氧化層陷阱電荷濃度，確定第一閾值電壓漂移量，并根據(jù)所述界面態(tài)陷阱電荷濃度，確定第二閾值電壓漂移量；

確定所述NMOSFET的閾值電壓；

根據(jù)所述第一閾值電壓漂移量、所述第二閾值電壓漂移量、所述NMOSFET的陷阱電荷濃度和閾值電壓，構(gòu)建陷阱電荷與噪聲幅值相關(guān)性解析模型；其中，所述模型包括氧化層陷阱電荷與噪聲幅值相關(guān)性模型，以及界面態(tài)陷阱電荷與噪聲幅值相關(guān)性解析模型。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述單軸應(yīng)變硅納米NMOSFET的輻照條件為總劑量輻照。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述確定所述NMOSFET的陷阱電荷濃度的步驟，包括：

確定總劑量輻照產(chǎn)生的電子-空穴對在電場作用下初始逃脫的復(fù)合幾率；

基于總劑量輻照對所述單軸應(yīng)變硅納米NMOSFET的微觀運(yùn)輸機(jī)制以及柵極表面空穴密度為零的邊界條件，計(jì)算得到所述NMOSFET的氧化層陷阱電荷濃度；

基于總劑量輻照對所述單軸應(yīng)變硅納米NMOSFET的微觀運(yùn)輸機(jī)制以及柵氧化層表面質(zhì)子通量為零的邊界條件，計(jì)算得到所述NMOSFET的界面態(tài)陷阱電荷濃度。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述確定所述NMOSFET的閾值電壓的步驟之前，還包括：