(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201910280855.7
(22)申请日 2019.04.09
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN 109884495 A
(43)申请公布日 2019.06.14
(73)专利权人 浙江大学
地址 310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘
路866号
(72)发明人 赵毅 曲益明
(74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公
司 33200
代理人 刘静 邱启旺
(51)Int.Cl.
G01R 31/26(2014.01)
审查员 韦斌
(54)发明名称一种晶体管弹道输运效率的准确提取与预测方法(57)摘要本发明公开了一种晶体管弹道输 运效率的准确提取与预测方法，包括：在不同的环境温度下，获得晶体管的转移特性I DS -V GS 曲线，提取不同温度下的阈值电压V th 和饱和源漏电流I Dsat ，通过研究阈值电压、饱和源漏电流的变化分别与温度的依存关系，计算背散射效率r sat 和弹道输运效率B sat ；通过测量和计算获取不同沟道长度的晶体管的弹道输运效率，构建获得更短沟道长度弹道输运效率的预测模型。本发明能够获得准确的弹道输运效率参数，并对更短沟道的晶体管的弹道输运效率进行预测，为短沟道器件关键参数的提取与建模提供了一种解决方。本发明适用于以硅、锗、III -V族化合物为载流子沟道的高性能平面晶体管、鳍式立体栅极和环栅-纳米线结构 的晶体管。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 109884495 B 2020.02.28
C N 109884495
B
1.一种晶体管弹道输运效率的准确提取方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
(1)在晶体管的栅极、源极、漏极分别加载对应的栅极电压V GS 、源极电压、漏极电压，所述漏极电压需要使被测晶体管工作在饱和区，测量晶体管的转移特性I DS -V GS 曲线；测量不同环境温度下的转移特性I DS -V GS 曲线；
(2)从不同环境温度下的转移特性I DS -V GS 曲线中，利用固定电流法提取不同环境温度对应的阈值电压V th ，计算V th 与室温下的阈值电压V th0的差值作为阈值电压漂移ΔV th ＝V th -V th0；通过读取当漏极电压等于晶体管的工作电压V dd 、栅极电压为V th +V dd 时的源漏电流I Dsat ，提取不同环境温度下的饱和源漏电流I Dsat ，计算I Dsat 与室温下饱和源漏电流I Dsat0的差值作为饱和源漏电流漂移ΔI Dsat ＝I Dsat -I Dsat0，计算环境温度引起的饱和源漏电流I Dsat 变化的百分比ΔI Dsat /I Dsat ；
(3)获得阈值电压与温度的依存关系η＝ΔV th /ΔT，以及饱和源漏电流的变化与温度的依存关系α＝(ΔI Dsat /I Dsat )/ΔT；
(4)根据所述阈值电压与温度的关系η和饱和源漏电流的变化与温度的关系α，计算获得接近平衡的平均自由程λ0与从导带势垒的峰值下降k B T的势能所需的临界距离l 0的比值λ0/l 0，λ0/l 0
的计算公式如下：
(5)根据所述比值λ0/l 0，
计算获得晶体管沟道中的背散射概率r sat ，背散射概率r sat 的计
算公式如下：
(6)利用所述背散射概率r sat ，计算获得晶体管沟道中的弹道输运效率B sat ，弹道输运效率B sat
的计算公式如下：
2.根据权利要求1所述的一种晶体管弹道输运效率的准确提取方法，其特征在于，所述步骤(6)中，获取不同沟道长度的短沟道晶体管的弹道输运效率B sat ，根据不同沟道长度L与弹道输运效率的倒数1/B sat 构建预测模型B sat ＝1/(d 1*L+d 2)，拟合所得直线的斜率和截距记作d 1和d 2，根据预测模型预测得到更短沟道晶体管的弹道输运效率。
3.根据权利要求1所述的一种晶体管弹道输运效率的准确提取方法，其特征在于，所述测量晶体管的转移特性I DS -V GS 曲线，采用超高速脉冲式I -V测量，在1纳秒内完成I DS -V GS 曲线的测量。
4.根据权利要求1所述的一种晶体管弹道输运效率的准确提取方法，其特征在于，提取阈值电压V th 的固定电流法为测量当晶体管的源漏电流达到预定电流时的栅极电压；所述预定电流为100nA*(W/L)，其中W是晶体管的沟道宽度，L是晶体管的沟道长度。
5.根据权利要求1所述的一种晶体管弹道输运效率的准确提取方法，其特征在于，所述晶体管的沟道长度不大于100纳米。
权 利 要 求 书1/1页2CN 109884495 B
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