[发明专利]一种获取三栅FinFet器件的栅电容的方法及装置

说明书

一种获取三栅FinFet器件的栅电容的方法，获取费米能级与栅电压的关系模型；根据所述三栅FinFet器件的栅电容与栅电压落在绝缘层部分的压降的关系、所述栅电压落在绝缘层部分的压降与费米能级的关系、及所述费米能级与栅电压的关系模型获取单位面积栅电容；根据所述单位面积栅电容分别获取三栅FinFet器件的顶面的栅电容和侧面的栅电容，进而获取总的栅电容。本方案简化了求单位面积栅电容方法。

技术领域

本发明实施例涉及微电子技术领域，尤指一种获取三栅FinFet器件的栅电容的方法及装置。

背景技术

在传统的电容模型中，当晶体管处于强反型状态时，会在沟道中靠近氧化层的位置形成一个反型层，这个反型层对沟道中的横向电场有一个屏蔽作用，这时改变栅电压不会对沟道中的横向电场及电势的横向分布产生影响。栅电容可以看作是在氧化层两端加了两个金属板形成的，所以传统的电容模型中在强反型状态下栅电容是等于氧化层电容的。但是随着工艺尺寸的不断缩小，栅氧化层厚度也要相应减小，当栅氧化层厚度缩小到可以和沟道厚度相比拟时(如三栅FinFET器件结构)，人们发现晶体管实际栅电容是要小于栅氧化层电容的，这是由于量子效应引起的。实际在晶体管沟道中的电子由于量子效应不是集中分布在靠近氧化层的地方，而是分布在整个沟道中的，这时沟道中的电荷就不能将栅电压引起的横向电场完全屏蔽掉，也就是说在强反型沟道中沿栅电场方向会产生一个压降，占据了栅电压的一个很大的比例。这样栅电容就不仅仅等于氧化层电容了。其中，FinFET称为鳍式场效晶体管(FinField-EffectTransistor)是一种新的互补式金氧半导体(CMOS)晶体管。闸长已可小于25奈米。该项技术的发明人是加州大学伯克利分校的胡正明教授。Fin是鱼鳍的意思，FinFET命名根据晶体管的形状与鱼鳍的相似性。

针对随着栅氧化层厚度减小，量子效应越来越明显，总的栅电容会变小这一现象，1988年，Serge Luryi在研究器件的等效电路模型时将器件中的电子看作是一种二维电子气(Two-Dimensional Electron Gas，简称2DEG)并第一次引入了量子电容的概念。

图1是强反型条件下栅电容的等效电路模型图，该模型中将栅电容看作是由栅氧化层电容和反型层电容的串联。

有一种求解栅电容的方法如下：

将C_g等效成C_ins和C_invi的串联，其中C_ins为栅氧化层电容，C_inv为反型层电容。C_inv又可以等效为量子电容C_Qi和质心电容C_centi的串联，其中i表示第几能带，如图2所示。

通过对能带积分的方法求出量子电容C_Q，然后再求与C_ins和C_cent串联值得出C_g。其中，对于量子电容的求解用到了以下模型：

这一模型，在2009年由Donghyun Jin等人提出，虽然用这一模型计算出来的结果与仿真结果基本一致，但它仍然存在一定的误差，且计算过程较为繁琐。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种获取三栅FinFet器件的栅电容的方法及装置，简化了求单位面积栅电容方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种获取三栅FinFet器件的栅电容的方法，包括：

获取费米能级与栅电压的关系模型；

根据所述三栅FinFet器件的栅电容与栅电压落在绝缘层部分的压降的关系、所述栅电压落在绝缘层部分的压降与费米能级的关系、及所述费米能级与栅电压的关系模型获取单位面积栅电容；