[发明专利]一种获取鳍式场效应管寄生电容波动模型的方法

说明书

本发明公开了一种获取鳍式场效应管寄生电容波动模型的方法。通过TCAD仿真所获得的鳍式场效应管电场分布，获取寄生电容解析模型，之后利用统计阻抗场法获取寄生电容受工艺波动影响的数据，仿真数据校准拟合后，生成考虑工艺波动的寄生电容波动模型。该方法能够减少仿真工艺波动所需的大量计算，并且能够以统计分布的形式较为准确地表现工艺波动对寄生电容的影响。通过鳍式场效应管寄生电容波动模型，可以在不需要大量计算的情况下预估寄生电容的波动情况，解决考虑工艺波动条件下的电路设计的阈值、故障率、成品率等问题。

技术领域

本发明属于半导体TCAD(Technology ComputerAidedDesign，计算机辅助设计技术)技术领域，具体涉及一种利用仿真获取FinFET寄生电容波动模型的方法。

背景技术

鳍式场效应管(Fin Field-Effect Transistor，FinFET)的出现使得晶体管缩小到纳米尺度，已经达到10纳米以下的量级，但尺寸的减小使得工艺波动性对纳米量级尺寸器件的影响大大增加。因为物理不确定性和随机性而产生的晶格缺陷、掺杂不均等问题因为原子基数的减小而变得不可忽略，甚至成为影响器件性能的主要因素，也限制了尺寸的进一步发展。随机化的工艺波动基于原子级的统计分布，无法直接控制，为了评估随机化的工艺波动对器件影响，只能对波动进行建模，通过一定数量的样本数据，研究其分布来表征波动的散落，做出统计量化的分析，进而根据得到的结果，对器件及电路进行优化，或对相关的工艺条件加以控制来指导器件的制备。

但是，FinFET因为其三维结构和工艺，通过软件仿真设计的计算量本身就很大，再加上工艺波动的样本至少要在数千以上的量级，需要超强的算力资源和较长的时间资源，难以直接获得工艺波动对于FinFET寄生电容等参数的影响。将寄生电容标准解析模型和通过仿真数据提取寄生电容波动离散数据有机结合起来，可以获得考虑工艺波动的FinFET寄生电容的统计形式的波动模型，该模型可以为当前尺寸节点的器件结构、工艺的改进发展提供一定的参考。同时该方法的数据均来自于TCAD软件本身，数据处理方法也很容易移植到软件中去，对TCAD软件的发展也十分有意义。该方法能够减少仿真工艺波动所需的大量计算，并且能够以统计分布的形式较为准确地表现工艺波动对寄生电容的影响。通过FinFET寄生电容波动模型，可以在不需要大量计算的情况下预估寄生电容的波动情况，解决考虑工艺波动条件下的电路设计的阈值、故障率、成品率等问题。

发明内容

技术问题：由于工艺波动性对纳米量级尺寸FinFET器件的影响大大增加，本发明提出了一种获取鳍式场效应管寄生电容波动模型的方法。可以在不需要大量计算的情况下预估非理想器件寄生电容的波动情况，解决考虑工艺波动条件下的电路设计的阈值、故障率、成品率等问题。同时该方法的数据均来自于TCAD软件本身，数据处理的算法也很容易移植到软件中去，为TCAD软件对工艺波动的处理提供了一种简单高效的方法。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种获取鳍式场效应管寄生电容波动模型的方法包括以下步骤：

步骤S01：根据鳍式场效应管仿真电场分布和BSIM-CMG(伯克利短沟道场效应管模型集-公共多栅)紧凑模型，得到标准的FinFET寄生电容解析模型；

步骤S02：利用TCAD仿真工具，结合统计阻抗场法得到考虑工艺波动条件下的多组FinFET电磁仿真数据，作为样本；其中，在仿真时考虑的工艺波动包括随机掺杂波动、氧化层厚度波动、界面陷阱态波动和金属功函数波动；

步骤S03：通过栅极电压漏极偏置扫描法，从样本仿真数据中提取出考虑工艺波动的寄生电容的样本统计数据，对寄生电容的样本数据进行处理：获取样本的显著性差异、数学期望、均方差的统计参数，依此进行单样本柯尔莫可洛夫-斯米洛夫检验(Kolmogorov–Smirnovtest，K-S test)，判断样本所服从的分布类型；