[发明专利]一种TCAD仿真中MOS电容CV特性曲线的校准方法

说明书

本发明公开了一种TCAD仿真中MOS电容CV特性曲线的校准方法，包括：建立TCAD工艺仿真程序并运行，得到MOS电容的仿真器件结构；进行实际流片，得到相应尺寸的MOS电容器件；对MOS电容器件进行测试，获得实际MOS电容CV特性曲线，计算得到栅氧厚度拟合值和实际沟道掺杂浓度；根据栅氧厚度拟合值和实际沟道掺杂浓度，对TCAD仿真中的栅氧厚度和沟道掺杂浓度进行校准，得到TCAD仿真中MOS电容CV特性曲线；将TCAD仿真中MOS电容CV特性曲线与实际测试结果进行对比和调整，获得硅禁带中的快速表面态分布；进一步调整硅和二氧化硅界面的固定电荷，以调整TCAD仿真中的阈值电压。本发明能够使TCAD仿真结果复现MOS电容CV特性曲线的测量结果。

技术领域

本发明涉及半导体器件的TCAD仿真技术领域，更具体地，涉及一种在TCAD仿真中对MOS电容CV特性曲线进行校准的方法。

背景技术

集成电路工艺和器件的计算机辅助设计(TCAD)是集成电路器件设计和虚拟制造的重要组成部分，并成为集成电路工艺和器件特性快速分析的有力工具。

TCAD主要包括工艺仿真和器件仿真。其中，工艺仿真主要是利用实际工艺流程，得到器件结构及杂质分布、结深等；器件仿真主要是利用器件物理模型和相应测试条件，在器件结构上仿真得到器件特性参数和曲线等。

应用TCAD能缩短集成电路工艺和器件的开发周期，节省试制成本，并能获取实验很难得到的信息，深化工艺和器件的物理研究。目前，利用TCAD仿真平台对工艺及器件物理特性进行仿真的技术，己广泛应用于半导体工艺和器件设计中。

然而，随着集成电路特征尺寸的不断缩小，集成电路制造工艺和器件结构特性趋于复杂。这导致在TCAD仿真的实际应用中，仿真结果的“失真”越来越严重：工艺仿真中物理模型参数的不准，导致最终杂质分布和实际的差异越来越大；器件仿真中得到的电学参数也出现较大误差。这些问题极大地影响了TCAD仿真的可信度和精度，使得TCAD仿真结果无法为实际工艺和器件的研发提供有效指导。

因此，为了TCAD仿真能对器件设计和工艺优化提供准确的指导，对TCAD工具使用的物理模型参数进行校准是必要的。对于现代集成电路中使用最广泛的MOS晶体管器件，大面积MOS电容的校准是其中重要的一步。

通常，校准MOS电容CV特性曲线需要通过二次离子质谱仪(SIMS)测试得到栅区下方的阱区杂质分布曲线，并且需要通过电流泵等方法获得衬底硅和栅氧二氧化硅间快速表面态(Fast Surface State)分布，其测试步骤繁琐、耗时长，且成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种TCAD仿真中MOS电容CV特性曲线的校准方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种TCAD仿真中MOS电容CV特性曲线的校准方法，包括以下步骤：

步骤S01：建立TCAD工艺仿真程序，并运行得到MOS电容的仿真器件结构；

步骤S02：进行实际流片，制作得到相应尺寸的MOS电容器件；

步骤S03：对所得MOS电容器件进行测试，获得实际MOS电容CV特性曲线，并计算得到栅氧厚度拟合值和实际沟道掺杂浓度；

步骤S04：根据栅氧厚度拟合值和实际沟道掺杂浓度，对TCAD仿真中的栅氧厚度和沟道掺杂浓度进行校准，得到TCAD仿真中MOS电容CV特性曲线；

步骤S05：将TCAD仿真中MOS电容CV特性曲线与实际测试结果进行对比和调整，获得硅禁带中的快速表面态分布；

步骤S06：进一步调整硅和二氧化硅界面的固定电荷，以调整TCAD仿真中的阈值电压。