[发明专利]多栅结构MOSFET模型的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种多栅结构金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)模型的建模方法。

背景技术

在现有技术中，半导体器件设计广泛采用建立简化的模型。通过对模型进行仿真或计算处理，获取所设计的半导体器件的包括阈值电压、迁移率在内的各种参数，并根据获取到的各种参数指导半导体器件设计。

目前广泛采用的多栅结构MOSFET模型一般适用在0.13微米以下的MOSFET器件工艺中。0.13微米是指MOSFET的沟道长度。半导体业界习惯上用沟道长度这个工艺尺寸来代表硅芯片生产工艺的水平。而0.13微米以及0.13微米以上的MOSFET器件工艺中，没有完整地建立多栅结构MOSFET模型。

由于在现有技术中，0.13微米以及0.13微米以上的MOSFET器件工艺没有完整地建立多栅结构MOSFET应力模型。因此，现有技术通过将多栅结构MOSFET分解成多个单栅结构MOSFET来近似得到多栅结构MOSFET模型。图1A是多栅结构MOSFET元件的版图结构示意图。如图1A所示，SA和SB分别为MOSFET元件两侧有源区102A边缘到各自相邻最近的栅101A、101B之间的距离，SD为相邻两根栅之间的距离。由于现有的设计模型中没有多栅结构MOSFET模型，即没有两个相邻栅101A的间距SD的参数，因此只能将多栅结构MOSFET近似转化为多个单栅结构MOSFET。图1B是现有技术在0.13微米以及0.13微米以上的MOSFET器件工艺中多个单栅结构MOSFET的版图结构的结构图。如图1B所示，通过将多栅结构MOSFET分解为多个单栅结构MOSFET，再将这些单栅结构MOSFET连接起来，从而近似得到多栅结构MOSFET应力模型。其中，SA和SB分别为MOSFET元件的每个单栅结构的两侧有源区102B边缘到栅101B的距离。采用这种结构，由于是近似计算，使模型无法精确反映出器件实际的物理参数和性能，因此为器件的设计带来了极大不便。

图1C是现有技术对将多栅结构转化为多个单栅结构MOSFET模型的参数进行阈值电压仿真的效果图。如图1C所示，其中，X轴为MOSFET元件的版图结构中的栅的个数，Y轴为阈值电压V_th，器件的沟道宽度W＝10微米，阈值电压V_th的测量和仿真定义在衬源电压Vbs＝0V，漏源电压V_ds＝0.1V的情况下，沟道长度L＝0.13微米时的阈值电压V_th仿真曲线101CA与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压的离散数据101CB的变化趋势不一致；沟道长度L＝0.18微米时的阈值电压V_th仿真曲线102CA与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压的离散数据102CB的变化趋势不一致；沟道长度L＝0.24微米时的阈值电压V_th仿真曲线103CA与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压的离散数据103CB的变化趋势不一致；沟道长度L＝1微米时的阈值电压V_th仿真曲线104CA与同样条件下从晶圆上抽取的一系列不同栅数的相应实际测量的阈值电压的离散数据104CB的变化趋势不一致。需要进行说明的是，图1C中与实际测量的阈值电压的离散数据101CB～104CB所对应的虚线是为了清楚地表现相应阈值电压的离散数据变化趋势而画出的，其并不代表任何一种物理量和参数。同时图1C中的每条虚线也将实际测量的阈值电压的离散数据101CB～104CB相互区分开来。由图1C可以看出，现有技术提取的多栅结构MOSFET模型的参数的仿真结果与实际MOSFET元件的电路参数存在很大的偏差，而这种偏差是由于提取到多栅结构MOSFET模型的缺陷所产生的，其并不是仿真过程所产生的。

因此，如何正确建立多栅结构MOSFET模型，提高多栅结构MOSFET模型的仿真结果与实际MOSFET元件的电路参数的一致性成为亟待解决的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为解决正确建立多栅结构MOSFET模型的问题，提高多栅结构MOSFET模型的仿真结果与实际MOSFET元件的电路参数的一致性，本发明提供了一种多栅结构MOSFET模型的建模方法，包括：