一種場效應(yīng)晶體管源漏電阻的提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件參數(shù)提取領(lǐng)域，特別涉及一種場效應(yīng)晶體管源漏電阻的提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)不斷發(fā)展和前進(jìn)，半導(dǎo)體器件的特征尺寸不斷縮小，器件的集成密度、驅(qū)動電流、功耗等性能不斷提升，制造成本不斷下降。同時(shí)，器件的短溝效應(yīng)也越來越嚴(yán)重，因此現(xiàn)在半導(dǎo)體制造工藝中引入漏區(qū)淺摻雜(LDD)、暈環(huán)注入(Halo)等技術(shù)，以抑制器件的短溝效應(yīng)。
[0003]晶體管溝道長度不斷減小，溝道電阻也隨之不斷減小，但是源漏電阻并沒有相應(yīng)的減小，所以源漏電阻在總電阻中所占的比例越來越大，其對器件性能(例如驅(qū)動電流)的影響也越來越大。源漏電阻是一個(gè)能夠直觀反映器件性能的參數(shù)指標(biāo)，準(zhǔn)確獲得晶體管的源漏電阻對于改進(jìn)制造工藝、提升器件性能十分重要。源漏電阻無法在實(shí)際測量中獲得，只能通過參數(shù)提取得到，因此，建立一種能夠準(zhǔn)確提取晶體管的源漏電阻的方法十分重要。
[0004]目前半導(dǎo)體制造工藝監(jiān)測和改進(jìn)過程中最常用的源漏電阻提取方法就是柵長陣列的方法(L-array Method)，這種方法是針對具有均勻溝道摻雜的晶體管提出的。然而當(dāng)前晶體管制造工藝中普遍采用的LDD、Halo技術(shù)，會造成晶體管溝道摻雜嚴(yán)重的不均勻性，即溝道靠近源漏兩端的區(qū)域(定義此類區(qū)域名稱為Hl)的摻雜濃度高于中間區(qū)域(定義此類區(qū)域名稱為Md)的摻雜濃度。對于具有非均勻溝道摻雜的晶體管，利用柵長陣列的方法，沒有考慮Halo注入的影響，提取源漏電阻會帶來很大的誤差，并且器件尺寸越小，誤差越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種場效應(yīng)晶體管源漏電阻的提取方法，能夠適用于具有非均勻溝道摻雜的晶體管，且大幅提升源漏電阻提取精度。
[0006]本發(fā)明提出一種場效應(yīng)晶體管源漏電阻的提取方法，其特征在于，具體包括以下步驟:
[0007]步驟1:選擇具有相同柵寬W、相同柵長L、不同Halo注入劑量的多個(gè)晶體管，將所有晶體管柵端偏置在相同的過驅(qū)動電壓下，過驅(qū)動電壓大于0.2V，測量每個(gè)晶體管的漏端電流，用漏端電壓除以漏端電流得到每個(gè)晶體管的總電阻;對晶體管的Halo注入劑量和總電阻進(jìn)行線性擬合，其中Halo注入劑量為自變量，總電阻為因變量，計(jì)算擬合曲線在因變量坐標(biāo)軸上的截距，將擬合曲線外推至Halo注入劑量為O時(shí)，此時(shí)的截距R為無Halo注入情況下的總電阻；
[0008]步驟2:再選擇具有相同柵寬W、相同Halo注入劑量N、不同柵長的多個(gè)晶體管，將所有晶體管柵端偏置在相同的過驅(qū)動電壓下，過驅(qū)動電壓大于0.2V，晶體管漏端偏置電壓小于0.15V，測量每個(gè)晶體管的漏端電流，用漏端電壓除以漏端電流得到每個(gè)晶體管的總電阻;對晶體管的柵長和總電阻進(jìn)行線性擬合，其中柵長為自變量，總電阻為因變量，計(jì)算得到擬合曲線的斜率K;
[0009]步驟3:對步驟2中柵寬為W、柵長為L、Halo注入劑量為N的晶體管，根據(jù)公式Rsd =R-K*L計(jì)算得到該晶體管的源漏電阻Rsd。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果在于:
[0011]本發(fā)明方法將Halo注入陣列和柵長陣列結(jié)合，首先利用Halo注入陣列，通過對Halo注入劑量和總電阻的擬合，并將擬合曲線外推至Halo注入劑量為0，可以消除Halo的影響，此時(shí)得到的截距R即為均勻溝道摻雜下的總電阻。再利用柵長陣列，由于這里選擇的不同柵長的器件具有相同的Halo注入，所以各個(gè)器件的不同之處只是Md區(qū)域的長度不同，得到的斜率K的物理含義則為單位長度的Md區(qū)域的電阻值。因此，本發(fā)明方法適用于非均勻溝道摻雜的晶體管，得到晶體管精確的源漏電阻值。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明提出的一種場效應(yīng)晶體管源漏電阻的提取方法的流程圖。
[0013]圖2為本發(fā)明提出的方法適用的場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的步驟I的晶體管Halo注入劑量和總電阻的擬合曲線。
[0015]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的步驟2的晶體管柵長和總電阻的擬合曲線。
[0016]圖5為本發(fā)明方法與柵長陣列方法提取的源漏電阻結(jié)果的對比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖，并通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。本發(fā)明提出的一種場效應(yīng)晶體管源漏電阻的提取方法，如圖1所示，具體包括以下步驟:
[0018]步驟1:選擇具有相同柵寬W、相同柵長L、不同Halo注入劑量的多個(gè)晶體管(晶體管數(shù)量多于2個(gè))，將所有晶體管柵端偏置在相同的過驅(qū)動電壓下(過驅(qū)動電壓需大于0.2V)，，測量每個(gè)晶體管的漏端電流，用漏端電壓除以漏端電流得到每個(gè)晶體管的總電阻;對晶體管的Halo注入劑量和總電阻進(jìn)行線性擬合，其中Halo注入劑量為自變量，總電阻為因變量，計(jì)算擬合曲線在因變量坐標(biāo)軸上的截距，將擬合曲線外推至Halo注入劑量為O時(shí)，此時(shí)的截距R為無Halo注入情況下的總電阻；
[0019]步驟2:再選擇具有相同柵寬W、相同Halo注入劑量N、不同柵長的多個(gè)晶體管(晶體管數(shù)量多于2個(gè))，將所有晶體管柵端偏置在相同的過驅(qū)動電壓下(過驅(qū)動電壓需大于
0.2V)，在晶體管漏端施加相同的偏置電壓(偏置電壓小于0.15V)，測量每個(gè)晶體管的漏端電流，用漏端電壓除以漏端電流得到每個(gè)晶體管的總電阻;對晶體管的柵長和總電阻進(jìn)行線性擬合，其中柵長為自變量，總電阻為因變量，計(jì)算得到擬合曲線的斜率K;
[0020]步驟3:對步驟2中柵寬為W、柵長為L、Halo注入劑量為N的晶體管，根據(jù)公式Rsd =R-K*L計(jì)算得到該晶體管的源漏電阻Rsd。
[0021]本發(fā)明提供的一種場效應(yīng)晶體管源漏電阻的提取方法，適用于具有非均勻溝道摻雜的晶體管，適用本方法的場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，包括襯底101、源區(qū)102、Halo注入?yún)^(qū)域103和105、中間溝道區(qū)域104、漏區(qū)106、柵介質(zhì)層107、柵電極層108(為了示圖清晰，間隔區(qū)未在圖1中顯示)，源漏電阻為源區(qū)102和漏區(qū)106兩個(gè)區(qū)域的電阻的和，溝道電阻為Halo注入?yún)^(qū)域103和105、中間溝道區(qū)域104三個(gè)區(qū)域的電阻的和。
[0022]本發(fā)明提出的對上述場效應(yīng)晶體管源漏電阻的提取方法實(shí)施例流程如圖1所示，具體包括如下步驟:
[0023]步驟1:選擇具有相同柵寬W、相同柵長L、不同Halo注入劑量的多個(gè)晶體管;本實(shí)施例挑選柵寬W為lum，柵長L為60nm，Halo注入劑量分別為4*1013cm—2、5*1013cm—2、6*1013cm—2的三個(gè)晶體管，三個(gè)晶體管的漏端都施加0.05V的偏置電壓，柵端過驅(qū)動電壓都偏置在0.8V，測量三個(gè)晶體管的電流，分別為1.062*10—4A、1.033*10—4A、1.006*10—4A;然后用漏端電壓
0.05V分別除以測得的三個(gè)晶體管的電流得到三個(gè)晶體管的總電阻，分別為471 Ω、484Ω、497 Ω ;對三個(gè)晶體管的Halo注入劑量和總電阻進(jìn)行線性擬合，如圖3所示，其中Halo注入劑量為自變量，總電阻為因變量，并外推至Halo注入劑量為O時(shí)，計(jì)算擬合曲線在因變量坐標(biāo)軸上的截距R為410.3 Ω ;
[0024]步驟2:再選擇具有相同柵寬W、相同Halo注入劑量N、不同柵長的多個(gè)晶體管;本實(shí)施例挑選柵寬為lum，Halo注入劑量為6*1013cm—2，柵長L分別為30nm、40nm、50nm、60nm，的四個(gè)晶體管，四個(gè)晶體管的漏端都施加0.05V的偏置電壓，柵端過驅(qū)動電壓都偏置在0.8V，測量四個(gè)晶體管的電流，分別為 1.256*10—4A、1.177*10—4A、1.089*10—4A、1.006*10—4A;然后用漏端電壓0.05V分別除以測得的四個(gè)晶體管的電流得到四個(gè)晶體管的總電阻，分別為398Ω、425Ω、459Ω、497Ω ;對四個(gè)晶體管的柵長和總電阻進(jìn)行線性擬合，如圖4所示，其中柵長為自變量，總電阻為因變量，計(jì)算擬合曲線的斜率K為3.5 Ω /nm;
[0025]步驟3:對于柵寬W為lum、柵長L為60nm、Halo注入劑量為6*1013cm—2的晶體管，根據(jù)公式Rsd = R-K*L計(jì)算其源漏電阻，其源漏電阻Rsd為200.3 Ω。
[0026]分別用本發(fā)明方法與柵長陣列的方法的提取晶體管的源漏電阻，并對兩種方法得到的結(jié)果進(jìn)行比較。如圖5所示，圓形標(biāo)志代表本發(fā)明方法的提取結(jié)果，三角形標(biāo)志代表柵長陣列方法的提取結(jié)果。可以看到，柵長陣列的方法提取出的源漏電阻與柵端電壓具有強(qiáng)烈的依賴關(guān)系，而本發(fā)明方法提取出的源漏電阻基本不隨柵端電壓改變。這是因?yàn)闇祥L陣列的方法沒有考慮非均勻摻雜溝道的影響，將重?fù)诫s的Halo區(qū)域的部分電阻計(jì)入源漏電阻，所以造成源漏電阻提取結(jié)果偏大，并且其數(shù)值隨著柵壓改變而變化。本發(fā)明方法修正了非均勻摻雜溝道的影響，因而提取的源漏電阻精度大幅提升。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種場效應(yīng)晶體管源漏電阻的提取方法，其特征在于，具體包括以下步驟: 步驟1:選擇具有相同柵寬W、相同柵長L、不同Halo注入劑量的多個(gè)晶體管，將所有晶體管柵端偏置在相同的過驅(qū)動電壓下，過驅(qū)動電壓大于0.2V，測量每個(gè)晶體管的漏端電流，用漏端電壓除以漏端電流得到每個(gè)晶體管的總電阻;對晶體管的Halo注入劑量和總電阻進(jìn)行線性擬合，其中Halo注入劑量為自變量，總電阻為因變量，計(jì)算擬合曲線在因變量坐標(biāo)軸上的截距，將擬合曲線外推至Halo注入劑量為O時(shí)，此時(shí)的截距R為無Halo注入情況下的總電阻； 步驟2:再選擇具有相同柵寬W、相同Halo注入劑量N、不同柵長的多個(gè)晶體管，將所有晶體管柵端偏置在相同的過驅(qū)動電壓下，過驅(qū)動電壓大于0.2V，晶體管漏端偏置電壓小于.0.15V，測量每個(gè)晶體管的漏端電流，用漏端電壓除以漏端電流得到每個(gè)晶體管的總電阻；對晶體管的柵長和總電阻進(jìn)行線性擬合，其中柵長為自變量，總電阻為因變量，計(jì)算得到擬合曲線的斜率K; 步驟3:對步驟2中柵寬為W、柵長為L、Halo注入劑量為N的晶體管，根據(jù)公式Rsd = R-K*L計(jì)算得到該晶體管的源漏電阻Rsd。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種場效應(yīng)晶體管源漏電阻的提取方法，屬于半導(dǎo)體器件參數(shù)提取領(lǐng)域。該方法先選擇相同柵寬W、相同柵長L、不同Halo注入劑量的多個(gè)晶體管，將柵端偏置在相同的過驅(qū)動電壓下，并求得每個(gè)晶體管的總電阻；對Halo注入劑量和總電阻進(jìn)行線性擬合，將擬合曲線外推至Halo注入劑量為0，截距R即為總電阻；再選擇相同柵寬W、相同Halo注入劑量N、不同柵長的多個(gè)晶體管，將柵端偏置在相同的過驅(qū)動電壓下，并求得每個(gè)晶體管的總電阻；對晶體管的柵長和總電阻進(jìn)行線性擬合，計(jì)算得到擬合曲線的斜率K；對柵寬W、柵長L、Halo注入劑量N的晶體管，根據(jù)公式Rsd＝R-K*L計(jì)算得到其源漏電阻Rsd。該方法適用于具有非均勻溝道摻雜的晶體管，且大幅提升源漏電阻提取精度。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105528486
【申請?zhí)枴緾N201510894403
【發(fā)明人】葉佐昌, 郭澤邦, 王燕
【申請人】清華大學(xué)
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月8日