專利名稱：一種電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法。
技術(shù)背景
目前主流的界面態(tài)測(cè)試方法為電荷泵方法(Charge Pumping)，中國專利CN 101136347公開了一種MOS管界面態(tài)的測(cè)試方法，所述測(cè)試方法包括如下步驟步驟1、采用電荷泵測(cè)試法測(cè)得一條電荷泵電流曲線，通過漏端開路和源端開路分別獲得另外兩條電荷泵電流曲線；步驟2、將這三條曲線相同部分和不同部分進(jìn)行分離可分別得到源、漏和溝道處電荷泵電流；步驟3、通過源、漏和溝道處電荷泵電流可獲得這三處界面態(tài)密度。但隨著器件特征尺寸的持續(xù)縮小，在小器件情況下，電荷泵方法已無法測(cè)出精確的電荷泵電流。這不僅僅由于復(fù)合電流小設(shè)備精度不夠，同時(shí)，由于柵氧薄的話漏電會(huì)比較大，這時(shí)測(cè)得的主干(bulk)電流中柵氧漏電的影響就不可忽視，所以較難測(cè)準(zhǔn)。另外，對(duì)于電荷泵方法而言，其量測(cè)得到的界面態(tài)密度是一個(gè)平均值。對(duì)于高介電常數(shù)情況下的應(yīng)用，由于其中的缺陷不僅僅是界面態(tài)，在介質(zhì)中也存在大量缺陷，會(huì)使得電荷泵法的精確性大大降低，所以，電導(dǎo)法由于其準(zhǔn)確性獲得了越來越多的關(guān)注。
電導(dǎo)法是另外一種量測(cè)界面態(tài)密度的方法。其基本原理是利用測(cè)量基臺(tái)量測(cè)處于耗盡區(qū)的電容結(jié)構(gòu)的交流阻抗Sii (其等效電路如圖Ia所示)，而圖Ib為MOS電容在耗盡區(qū)的等效電路，其中Cox為柵電容，GT為通過柵氧的隧穿形成通路對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)，通?？梢院雎浴D為耗盡區(qū)的電容，Cit和Rit對(duì)應(yīng)了一定界面態(tài)密度下的阻抗。將圖Ib簡(jiǎn)化，得到如圖Ic的電路，其中Gp和Cp為Si的等效阻抗。如果忽略掉GT，可以得到圖Id的等效電路。根據(jù)電導(dǎo)譜表征界面態(tài)的兩種方法電導(dǎo)-電壓(conductance-voltage)和電導(dǎo)-頻率(conductance-frequency)。電導(dǎo)-電壓方法容易操作和實(shí)現(xiàn)，但從理論上講不精確；電導(dǎo)-頻率方法從理論上講是精確的，根據(jù)該理論，當(dāng)交流信號(hào)的頻率和費(fèi)米能級(jí)處界面態(tài)的時(shí)間常數(shù)一致時(shí)，此時(shí)的Gp/w有極大值。
在電導(dǎo)法中，待測(cè)結(jié)構(gòu)的串聯(lián)器件會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果造成比較大的影響，因此通常采用如上述等效電路轉(zhuǎn)換的方法，通過增加一定的寄生元件來擬合寄生器件的影響。還比如 2010 年 Sebastien 等人在 IEEE transaction on electron devices 上發(fā)表的文章《A Methodology for Extraction of the Density of Interface States in the Presence of Frequency Dispersion via the Conductance Technique))(《通過電導(dǎo)技術(shù)以步頁散石if 究界面態(tài)密度抽取方法》)中提出了對(duì)于電導(dǎo)法的修正，其使用固定的電阻和電容網(wǎng)絡(luò)來等效待測(cè)結(jié)構(gòu)的寄生器件。該方法可以有效避免傳統(tǒng)電荷泵方法中量測(cè)得到的界面態(tài)為平均界面態(tài)的問題，并且，在高介電常數(shù)應(yīng)用中，可以測(cè)量得到在高介電常數(shù)介質(zhì)內(nèi)部的界面態(tài)，所以，這是一種更加準(zhǔn)確的測(cè)量方法。在電導(dǎo)法的實(shí)際測(cè)量過程中，串聯(lián)電阻的影響對(duì)于量測(cè)結(jié)果有顯著的影響，上述論文中使用不同的模型來對(duì)應(yīng)這些效應(yīng)的影響，從論文中可以看到，該論文是通過增加輔助器件的方法來實(shí)現(xiàn)的，并且該輔助器件是一個(gè)與頻率無關(guān)的量。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種與頻率相關(guān)的串聯(lián)電阻模型，具體為一種電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，可以優(yōu)化電導(dǎo)法量測(cè)中寄生器件模型，消除其在電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)時(shí)對(duì)于有效信號(hào)的干擾，精確模擬電導(dǎo)法量測(cè)過程中的實(shí)際情況。
本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其中，包括下列步驟 將待測(cè)MOS電容結(jié)構(gòu)偏置在積累區(qū)，在積累區(qū)條件下，使用Cp-G模型測(cè)量固定偏壓下， 掃描預(yù)設(shè)頻率情況下的值，計(jì)算可得各個(gè)頻率下的串聯(lián)電阻的對(duì)應(yīng)值；利用在積累區(qū)得到的隨測(cè)試頻率變化的串聯(lián)電阻模型，得到在反型區(qū)下的精確模型， 從而得到更準(zhǔn)確的界面態(tài)測(cè)試結(jié)果。
上述電導(dǎo)法兩側(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其中，所述Cp-G模型由量測(cè)模型等效而來，具體是積累電容Cox與電阻Rs串聯(lián)。
上述電導(dǎo)法兩側(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其中，所述量測(cè)模型為量測(cè)電容Cm和量測(cè)電阻Gm并聯(lián)而成。
上述電導(dǎo)法兩側(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其中，根據(jù)所述量測(cè)模型與所述Cp-G模型等效得到電阻Rs的數(shù)值，具體公式如下
權(quán)利要求
1 一種電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其特征在于，包括下列步驟 將待測(cè)MOS電容結(jié)構(gòu)偏置在積累區(qū)，在積累區(qū)條件下，使用Cp-G模型測(cè)量固定偏壓下， 掃描預(yù)設(shè)頻率情況下的值，計(jì)算可得各個(gè)頻率下的串聯(lián)電阻的對(duì)應(yīng)值；利用在積累區(qū)得到的隨測(cè)試頻率變化的串聯(lián)電阻模型，得到在反型區(qū)下的精確模型， 從而得到更準(zhǔn)確的界面態(tài)測(cè)試結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其特征在于，所述Cp-G 模型由量測(cè)模型等效而來，具體是積累電容Cox與電阻Rs串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其特征在于，所述量測(cè)模型為量測(cè)電容Cm和量測(cè)電阻Gm并聯(lián)而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其特征在于，根據(jù)所述量測(cè)模型與所述Cp-G模型等效得到電阻Rs的數(shù)值，具體公式如下由公式(1)得到電阻Rs的計(jì)算公式其中，Zm為所述量測(cè)模型的阻抗值，Zaccumukdlon為所述Gp-G模型的阻抗值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)頻率段與反型區(qū)使用頻率段相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)頻率段從500Hz到IMHz。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電導(dǎo)法兩側(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其特征在于，所述在反型區(qū)下的精確模型為耗盡電容Cc和耗盡電阻Gc并聯(lián)后與電阻Rs串聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電導(dǎo)法兩側(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，其特征在于，所述耗盡電容Cc和所述耗盡電阻Gc的計(jì)算方法分別為
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)密度的改進(jìn)方法，具體包括將待測(cè)MOS電容結(jié)構(gòu)偏置在積累區(qū)，在積累區(qū)條件下，使用Cp-G模型測(cè)量固定偏壓下，掃描預(yù)設(shè)頻率情況下的值，計(jì)算可得各個(gè)頻率下的串聯(lián)電阻的對(duì)應(yīng)值；利用在積累區(qū)得到的隨測(cè)試頻率變化的串聯(lián)電阻模型，得到在反型區(qū)下的精確模型，從而得到更準(zhǔn)確的界面態(tài)測(cè)試結(jié)果。本發(fā)明對(duì)待測(cè)器件的串聯(lián)電阻進(jìn)行模型化處理，消除其在電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)時(shí)對(duì)于有效信號(hào)的干擾；通過一定的方法，得到隨量測(cè)頻率變化的串聯(lián)電阻模型，精確模擬電導(dǎo)法量測(cè)過程中的實(shí)際情況；提高電導(dǎo)法量測(cè)界面態(tài)的精度。
文檔編號(hào)G01R31/26GK102540040SQ20111032233
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者曹永峰 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司