[发明专利]鳍型场效应晶体管中鳍边缘粗糙度效应的电路仿真方法

说明书

本发明公开了一种鳍型场效应晶体管中鳍边缘粗糙度的电路仿真方法，属于微电子器件领域。该电路仿真方法基于可预测性集约模型，首先从鳍线条的电镜照片中提取出粗糙的鳍边缘，计算它的自相关函数，然后利用计算公式得到鳍边缘粗糙度影响下的鳍宽的分布，嵌入到电路仿真软件的仿真网表中进行电路仿真，即可得到鳍边缘粗糙度所造成的电路性能参数。采用本发明可以很准确地得到的器件特性涨落影响，且所有参数都可以用TCAD蒙特卡洛仿真得到的结果进行基准调整。与传统方法相比，可以预测器件的亚阈斜率SS的涨落,以及亚阈斜率SS涨落和阈值电压V_th的相关性。

技术领域

本发明属于微电子器件领域，涉及到鳍型场效应晶体管中鳍边缘粗糙度的电路仿真方法。

背景技术

随着半导体器件尺度的逐渐缩小，器件中随机涨落的影响正在变得越来越不容忽视。器件的随机涨落是由于器件制备过程中，不可避免的工艺不确定性造成的，会导致器件电学特性，比如阈值电压的涨落，进一步地，会不可避免地造成电路性能参数的涨落。电路性能参数的涨落会最终导致芯片制备时的良率损失。因此，电路设计者需要在电路设计时就提前考虑到器件中随机涨落对电路特性的影响，这就需要有相应的可供电路仿真使用的随机涨落的集约模型。

另一方面，鳍型场效应晶体管(FinFET)正在逐步取代传统的平面结构器件，成为半导体工业中的主力军。在鳍型场效应晶体管中，随机涨落源主要有金属功函数涨落、鳍边缘粗糙度(FER)、栅边缘粗糙度(GER)。鳍边缘粗糙度可以从器件的电镜照片中提取。鳍边缘粗糙度一般采用基于自相关函数理论的方法来进行表征，主要有两个表征参数：均方差Δ_FER和自相关长度Λ_FER。均方差Δ_FER表征鳍边缘粗糙度的幅度，而自相关长度Λ_FER表征鳍边缘粗糙度的在空间上的变化周期。这两个表征参数的值是由工艺过程决定的。

目前，对于鳍边缘粗糙度和栅边缘粗糙度都没有可预测性的集约模型供电路模拟使用。传统的电路模拟方法，是将随机涨落对器件的影响，简化为所造成的器件阈值电压的涨落，直接加入到电路仿真当中。然而，这一方法具有很多局限性。首先，这一方法完全不具有预测性，即无法考虑到器件设计参数或者工艺变化所导致的涨落的变化。其次，这一方法将涨落对器件的影响完全看作是对阈值电压的影响，忽略了对器件其它参数，比如亚阈值斜率等的影响，会导致对电路涨落的错误估计。因此，提出一种准确的同时具有可预测性的针对鳍型场效应晶体管的鳍边缘粗糙度的电路仿真方法是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于可预测性集约模型的针对鳍型场效应晶体管中鳍边缘粗糙度效应的电路仿真方法。

本发明提供的鳍型场效应晶体管中鳍边缘粗糙度的电路仿真方法，包括如下步骤：

1)从鳍线条的电镜照片中提取出粗糙的鳍边缘，计算它的自相关函数；

2)利用公式f(δW_Fin,min)≈(1-α)·f₁(δW_Fin,min)+α·f₂(δW_Fin,min)，得到鳍边缘粗糙度影响下的鳍宽的分布值；

3)将f(δW_Fin,min)嵌入到电路仿真软件的仿真网表，或先利用f(δW_Fin,min)计算得到δW_Fin,min的均值和方差，再将其嵌入到电路仿真软件的仿真网表中，用电路仿真软件进行电路仿真，即可得到鳍边缘粗糙度所造成的电路性能。

其中，从鳍线条的电镜照片中提取出粗糙的鳍边缘，计算它的自相关函数，用适当的函数形式，比如高斯函数拟合，得到鳍边缘粗糙度的两个表征参数：均方根Δ_FER和相关长度Λ_FER。